南海叶绿素a浓度剖面的生物光学反演及环境影响要素
文献类型：学位论文
| 作者 | 徐文龙 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 王桂芬,曹文熙 |
| 关键词 | 南海，叶绿素a浓度剖面，生物光学，环境影响因子 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 物理海洋学 |
| 其他题名 | Variability of bio-optical retrieved chlorophyll a profiles and its relation with environmental factors in the South China Sea |
| 英文摘要 | 浮游植物是海洋生态系统中最主要的初级生产者，是整个海洋食物链的起点和海洋生物地球化学循环的重要组成部分。浮游植物在多尺度时空上的变化特征是海洋生态系统、海洋碳通量、海洋环境变化等诸多科学领域重要的研究内容。作为表征浮游植物生物量的有效因子，叶绿素a浓度是估算海洋初级生产力的一个重要参数，在海洋中垂向分布极不均匀，其分布特征及影响机制是海洋生态学研究的重要基础问题。我国南海是西太平洋海区最大的边缘海，在东亚季风和黑潮的影响下，水文动力环境复杂，受河口径流注入、沿岸上升流、海洋内波、中尺度涡及次中尺度等动力过程影响，在此背景下海洋生态系统表现出复杂的响应特征，浮游植物垂向分布规律及影响机制存在明显的时空差异。本文基于南海多年的生物光学剖面观测数据，利用长波波段676nm处吸收基线高度（aLH（676））与叶绿素a浓度（Chla）之间的关系，建立了适用于南海海域、具有较高反演精度的生物光学反演算法，其均方根误差为0.195 mg m -3 ，决定系数为0.75（N=577）。为进一步验证算法在不同水体环境中的适用性，深入探讨了采样深度、调查区域对算法的敏感性，结果表明吸收基线高度与叶绿素a浓度之间的幂指数关系较稳健，可作为推算南海叶绿素a浓度垂向分布的有效方法应用于南海不同区域的调查水体。本文以2015年夏季黑潮航次的调查为例，详细分析了南海东北部海域叶绿素a浓度剖面的空间分布差异，进一步结合观测期间物理过程，揭示了叶绿素垂向分布对不同水动力过程的响应特征。研究结果表明，近岸区域表层叶绿素a浓度变化范围为0.42-1.57 mg m -3 ，随着水深增加叶绿素a浓度逐渐降低，在沿岸上升流影响区域，叶绿素a浓度明显增高，垂向上相对趋于均一分布；次表层叶绿素极大值(Subsurface Chlorophyll Maximum, SCM)现象在外海显著存在，受中尺度过程影响明显，SCM深度在34m到100m之间变化，在吕宋岛以西海域，黑潮入侵加速了上层水体的混合，SCM所在水层被显著抬升至34m左右；在冷涡影响区域，次表层叶绿素极大值层被抬升，涡旋中心比涡旋边缘抬升更为显著，同时SCM的厚度增大。本文基于近年来5个航次积累的生物光学调查数据，利用吸收基线高度反演叶绿素a浓度的算法，获取了南海外海144个站位的垂向高分辨率叶绿素a浓度剖面数据。结合调查海区的水文动力背景，对南海叶绿素剖面变化特征进行了多要素统计分析。初步分析结果表明，南海次表层叶绿素最大层的深度（Zscm）分布范围为9~88m，平均值为55m，且大多数站位的Zscm与1023kg m-3等密度面的深度（Zσ23）之间存在较强的相关关系（R2=0.50）；次表层叶绿素最大值（Chlascm）范围为0.13~3.24mg m-3，与混合层内叶绿素a浓度积分量（Zmld）的存在一定的相关关系（R2=0.35）；Zscm深度内叶绿素a浓度积分量（Zscm）均值为13.81 mg m-2，与Chlascm的相关关系较好（R2=0.60）。进一步利用高斯函数模型模拟了叶绿素a浓度垂向分布，得到了模型中的5个参数。其中，斜率（α）可初步设定为-0.0001 mg m-4；Zscm可通过与Zσ23之间的关系设定；余下参数的变化较为复杂，范围相对较大。通过简单对比分析航次观测期间中尺度涡旋的存在对模拟的叶绿素a浓度剖面数据各个参量变化及相关关系之间的影响，可以发现，冷涡影响区的站点叶绿素a浓度真光层内积分量（Zeu）略高于涡旋外围，Zscm存在变浅趋势；暖涡影响区的站点，则有相反的趋势。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18055]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（硕士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐文龙. 南海叶绿素a浓度剖面的生物光学反演及环境影响要素[D]. 南海海洋研究所. 2018. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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