【摘要】：為了分析冷水團(tuán)的沉積環(huán)境及其對(duì)懸浮體物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征和輸運(yùn)、沉積過(guò)程的影響,于2016年1月(冬季)和7月(夏季)搭載“東方紅2”科學(xué)考察船對(duì)北黃海進(jìn)行數(shù)據(jù)資料和樣品的采集,期間利用SBE9plus11型CTD和LISST-100X(C)型激光粒度儀對(duì)包括34個(gè)夏季站位、30個(gè)冬季站位在內(nèi)的大面站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),獲取了水體溫度、鹽度、濁度、熒光葉綠素濃度和懸浮體體積濃度、粒度的剖面連續(xù)數(shù)據(jù)。另外,在兩條穿過(guò)冷水團(tuán)的典型斷面(夏季,斷面D、E)采集了表、中、底層懸浮體樣品,將其在實(shí)驗(yàn)室分散、去有機(jī)質(zhì)后分別測(cè)量了懸浮體單體顆粒和無(wú)機(jī)顆粒的濃度、粒度數(shù)據(jù),并且利用顯微鏡初步鑒定了懸浮體的主要存在形式。根據(jù)以上資料探討了冷水團(tuán)動(dòng)力環(huán)境、北黃海懸浮體分布特征及其影響因素、冷水團(tuán)對(duì)懸浮體特征、輸運(yùn)、沉積過(guò)程的影響機(jī)制等問(wèn)題。北黃海冬、夏季溫、鹽分布顯示,冬季水體垂向混合均勻,而夏季水體層化強(qiáng)烈。夏季魯北沿岸為冬季殘留的相對(duì)高鹽水,魯北沿岸流消失,在其外側(cè)有自渤海經(jīng)海峽中部流向北黃海中西部的低鹽水,研究區(qū)東部存在由南黃海向西北進(jìn)入北黃海的高鹽水,二者與遼南沿岸流在表層形成向北黃海中部匯聚的氣旋式環(huán)流。中部海域下層大部分區(qū)域被冷水團(tuán)占據(jù),冷中心(5.97℃)位于122°E,38.5°N附近。夏、冬季溫、鹽數(shù)據(jù)的歐氏距離計(jì)算結(jié)果證實(shí)了前人對(duì)冷水團(tuán)垂向環(huán)流的模擬結(jié)果,即冷水團(tuán)邊緣鋒區(qū)和冷中心為上升流,兩者中間區(qū)域?yàn)槲⑷醯南陆盗鳌Ｏ募九钊R、成山頭近岸的強(qiáng)潮流區(qū)存在顯著的潮汐鋒。北黃海懸浮體在冬、夏季的分布特征有顯著差異,風(fēng)浪、環(huán)流、潮汐鋒以及躍層是影響懸浮體分布的主要因素。冬季,受較強(qiáng)的風(fēng)浪、環(huán)流影響,底質(zhì)沉積物再懸浮強(qiáng)烈,而夏季下層水體被冷水團(tuán)控制,再懸浮作用較弱,導(dǎo)致冬季懸浮體濃度顯著高于夏季。與冬季相比,懸浮體濃度、平均粒徑均呈現(xiàn)明顯層化,平均粒徑在躍層上較高,躍層下較低,而在躍層附近最高,顯示出躍層不僅阻礙下層物質(zhì)向上擴(kuò)散,還會(huì)降低上層沉降顆粒沉速,促進(jìn)沉降顆粒在躍層附近聚集成大顆粒;另外,躍層為浮游植物的生長(zhǎng)提供了適宜的環(huán)境,躍層附近豐富的浮游植物量可促進(jìn)細(xì)顆粒聚集成為大顆粒。沿岸高濁度水體在上層被潮汐鋒限制,在下層被冷水團(tuán)邊緣鋒面阻礙,均不能直接進(jìn)入北黃海中部。蓬萊近岸和成山頭近岸兩個(gè)懸浮體高值區(qū)在冬、夏季都存在,并且顯示出由成山頭沿西北方向擴(kuò)散的趨勢(shì),指示出冬、夏季懸浮體均在潮流作用下向北黃海中部輸運(yùn)。北黃海夏季懸浮體以大顆粒為主,按粒徑特征可分為小型(32μm),中型(32-256μm)以及大型顆粒(256μm)三類。大型顆粒以生源物質(zhì)為主,是表、中層懸浮體的主要部分,包括膠狀物質(zhì)粘連小顆粒形成的顆粒聚集體以及浮游生物單體;中型顆粒體積濃度在底層最高,由再懸浮的細(xì)顆粒物質(zhì)在水體中絮凝而成。沿岸水體以及冷水團(tuán)內(nèi)不同區(qū)域的懸浮體性質(zhì)有顯著差異,這主要與冷水團(tuán)導(dǎo)致的動(dòng)力環(huán)境差異和生物活動(dòng)有關(guān):其內(nèi)部強(qiáng)潮流區(qū),懸浮體有機(jī)質(zhì)含量較低、剪切力較強(qiáng),致使絮團(tuán)粒徑較小(128μm),結(jié)構(gòu)較緊實(shí);而冷中心附近底層懸浮體中有機(jī)質(zhì)含量較高、動(dòng)力環(huán)境較弱,促進(jìn)了粒徑較大的絮團(tuán)形成(128μm),其結(jié)構(gòu)較松散;魯北沿岸底部水體環(huán)境雖然也有較強(qiáng)的剪切力,但其再懸浮的細(xì)顆粒較多,有機(jī)質(zhì)含量較高,大絮團(tuán)在強(qiáng)動(dòng)力下破碎的同時(shí)也有新的大絮團(tuán)形成,使懸浮體中粒徑較大和較小的絮團(tuán)共存。另外,煙臺(tái)-威海中段近岸的冷水團(tuán)邊緣,由于潮流較弱,又有較強(qiáng)上升流減緩細(xì)顆粒物質(zhì)沉速,促進(jìn)大絮團(tuán)的形成,從而使該區(qū)域底層懸浮體中絮團(tuán)粒徑顯著大于其他區(qū)域。北黃海冷水團(tuán)的環(huán)流、動(dòng)力環(huán)境對(duì)陸源物質(zhì)的輸運(yùn)和沉積有重要作用。濁度的斷面分布顯示,沿岸水體受陸架潮汐鋒阻礙難以直接向北黃海中部擴(kuò)散。但是,潮汐鋒區(qū)濁度的剖面分布在躍層附近出現(xiàn)小峰值,指示出鋒區(qū)受潮混合影響而再懸浮的沉積物在上升流和躍層附近離岸流的共同作用下向冷水團(tuán)內(nèi)部擴(kuò)散的過(guò)程。底層無(wú)機(jī)顆粒濃度、粒度分析結(jié)果顯示,夏季水體運(yùn)移的陸源物質(zhì)主要為粒徑64μm的細(xì)顆粒。無(wú)機(jī)顆粒體積濃度在底層的分布由成山頭西北近岸的強(qiáng)潮流區(qū)向北黃海中部降低,在位于弱潮流區(qū)的冷中心附近最低,顯示出沿岸物質(zhì)在潮流作用下向冷水團(tuán)中部輸運(yùn)的過(guò)程。其最大粒徑與體積濃度變化一致,顯示出沿岸物質(zhì)向冷水團(tuán)中部輸運(yùn)過(guò)程中粗、細(xì)顆粒先后沉降的分選過(guò)程。現(xiàn)場(chǎng)懸浮體沉降速率的計(jì)算結(jié)果顯示,細(xì)顆粒主要通過(guò)絮凝過(guò)程沉積。在冷水團(tuán)內(nèi)部,懸浮體的靜水沉降速率在成山頭西北的強(qiáng)潮流區(qū)較低、在冷中心和煙臺(tái)-威海中段近岸的鋒區(qū)較高。加之成山頭西北區(qū)域的潮流較強(qiáng),湍流擾動(dòng)使懸浮體實(shí)際沉降速率更低,因此,在冷水團(tuán)環(huán)流結(jié)構(gòu)影響下,細(xì)顆粒向冷中心匯聚,并在冷水團(tuán)提供的弱動(dòng)力環(huán)境中通過(guò)絮凝加速沉積。北黃海冷水團(tuán)對(duì)細(xì)顆粒輸運(yùn)、沉積過(guò)程的影響顯示,其對(duì)泥質(zhì)沉積區(qū)的形成有重要作用。
【圖文】：

位于中國(guó)大陸與朝鮮半島之間，分為南、北兩部分（何起祥 等以山東半島東部的成山頭與朝鮮半島長(zhǎng)山串連線為界，北黃北，被朝鮮半島、遼東半島和山東半島包圍，西部通過(guò)渤海面積 7.1 萬(wàn) km2，平均水深為 38 m，在與南黃海交界處較深80 m。北黃海有四個(gè)地貌單元：遼南岸坡、山東半島岸坡與臺(tái)沙脊群和北黃海中部平原（劉錫清 等, 1987）。遼南岸坡在水0 m有兩級(jí)階地，從鴨綠江口延伸至老鐵山岬。山東半島岸坡一直延伸到成山角近岸，近岸陡窄，坡腳水深 10-15m，向m的臺(tái)地。臺(tái)面水深 10-30 m，其外部臺(tái)坎水深約 30-50 m，寬約 1，地形平坦，微向南傾斜（何起祥 等, 2006）。其西側(cè)的渤海廟島群島，，群島主要位于海峽中段和南段。在群島和礁石之沖刷的溝槽，最深的就是海峽北端的老鐵山水道，寬約 9 km m，其底部鮮見(jiàn)沉積物，以礫石和出露的基巖為主。

主要由遼南沿岸流、魯北沿岸流（臧家業(yè) 等，20094; Hu, 1994）構(gòu)成（圖 2.2）。遼南沿岸流由鴨綠江，經(jīng)老鐵山水道流入渤海，其流向終年不變；魯北半島近岸向東流，冬季在強(qiáng)勁的北風(fēng)強(qiáng)迫下較強(qiáng)，南黃海，夏季減弱甚至消失（鮑獻(xiàn)文 等, 2009）；黃北流動(dòng)侵入北黃海，夏季衰退，不再進(jìn)入北黃海（08）。北黃海冬、夏季環(huán)流結(jié)構(gòu)存在顯著差異。冬季，北黃海流場(chǎng)在表、底層基本一致，整體上均呈逆要由遼南沿岸流、魯北沿岸流和黃海暖流構(gòu)成。而有較大差別。上層環(huán)流較強(qiáng)，仍呈一氣旋式環(huán)流，蓋，環(huán)流微弱（Luet al., 2011）。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院海洋研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P736.21;P731.16

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本文編號(hào)：2676851