夏季鸭绿江冲淡水对北黄海内生态系统影响的数值研究

The present research aims at study the influence of Yalujiang river discharge on the ecosystem in the Northern Yellow Sea during the summer period, by grouping in-situ observations and numerical simulations based on a 3-D coupled physical-biological model. Lagrangian tracers analyses permit the quantitative estimates of matter transferred of riverine input by the physical processes. Coupled with the biological processes of plankton and farming shellfish, we investigate quantitatively the mechanism of how river discharge influence the distribution and variation of nutrients and phytoplankton. The present work can provide the scientific understanding for the protection and the exploitation of coastal ecosystem in the Northern Yellow Sea, and hence has not only socio-economic values in terms of oceanic environmental protection, but also in terms of ensuring the stability and the sustainability of the ecosystem and benefiting as much as possible the coastal cities.

本研究通过建立适用北黄海海域的三维物理-生物耦合生态系统动力学模型，采用数字模拟与观测资料结合的办法,研究夏季鸭绿江冲淡水对北黄海生态系统影响机制。通过拉格朗日质点追踪方法定量研究物理过程对冲淡水携带物质的输送过程，并进一步结合浮游生物、养殖贝类的生物过程，从定量的角度认识鸭绿江冲淡水对营养盐、浮游植物通量及分布变化的影响机制。本研究能为北黄海沿岸海洋生态保护与开发提供重要的背景知识，对于我们有目的、有针对性地保护海洋环境，保持生态系统的相对稳定以及可持续健康发展、保证沿岸经济利益最大化，具有重要的社会、经济意义。

夏季鸭绿江冲淡水在北黄海生态系统中起着重要作用，其低磷、高氮、高硅特性决定了其营养盐输入对北黄海生态系统结构的重要影响作用，特别是北黄海西部的上山群岛附近的重要养殖海域。因此，本研究通过对北黄海海域内历史资料的整理收集，并结合航次观测，利用三维物理模型，通过数值模拟与观测资料相结合的办法，对夏季鸭绿江冲淡水对北黄海物理、生态过程的影响机制进行研究。. 本项目执行中主要研究内容及进展如下：. 通过结合航次观测、浮标以及历史数据资料综合分析表明，在北黄海北部，鸭绿江冲淡水携带营养盐对北黄海海域内营养盐有重要的输入补充作用，并且对营养盐限制现象的结构以及变化存在重要的影响作用；首次在中国近海建立李亚普诺夫相关结构模型并进行应用，在传统的拉格朗日方法基础上，建立了对物质输运结构、输运通道、水团分析等的新方法；对鸭绿江冲淡水的李亚普诺夫指数分析能够揭示冲淡水表层输运结构的变化特征，并对输运通道进行定量提取，对北黄海内物质输运、扩散、水平收敛以及水团和生物聚集区域进行追中；模型计算分析结果表明，北黄海海域内，对应着较强的沿岸流，存在着较强烈的输运结构；从鸭绿江口到北黄海西部，存在明显的收敛性质拉格朗日结构，这些结构本身代表着强烈的物质收敛区域，对应着营养盐、浮游植物等相对浓度（风度）较高的聚集斑块（patchiness）；同时结构两侧物质由于结构本身的屏障性质，被划分开而无法混合，从而决定了鸭绿江冲淡水及其携带的营养物质被限制在结构北部，沿着结构本身被直接输运至西部的养殖海域，但无法向南侧扩散至北黄海中部。..本研究的开展，为研究物质输运结构、通道以及水团分析提供了新的、有效的研究方法；为北黄海沿岸海洋生态保护与开发提供重要的背景知识，对于我们有目的、有针对性地保护海洋环境，保持生态系统的相对稳定以及可持续健康发展、保证沿岸经济利益最大化，具有重要的社会、经济意义。