篇名

中国东南近海光吸收特性研究
作者
吴璟瑜
关键词
吸收系数;浮游植物;CDOM;珠江口;南海东北部;台湾海峡;水华;群落结构
摘要
本论文研究中国东南近海几种不同特征水体的光吸收特性及其控制机制,包括河口水体—珠江口、沿岸水体—台湾海峡南部、陆架水体—南海东北部,并探讨浮游植物吸收对浮游植物群落结构的指示作用;另外,追踪厦门西海域两次水华过程水体光吸收特征的变动。

就440 nm水体吸收而言,珠江口春、冬季最主要成分是非色素颗粒吸收,南海东北部则是浮游植物吸收;夏季台湾海峡南部也以浮游植物吸收为主,但非色素颗粒与CDOM二者的贡献与之相当。三个海域吸收组成分别体现河口水体、陆架水体和近岸水体的特征。

南海东北部、台湾海峡南部的非色素颗粒吸收光谱斜率Sd(350-700 nm)接近,平均分别为0.0099、0.00912 nm-1,和珠江口的差别较大(~0.00126 nm-1)。

CDOM的吸收特征与其来源密切相关。冬季珠江口355 nmCDOM吸收ag(355)为 0.24-1.93 m-1,低于多数欧美河口水体;与盐度呈线性反相关,在分布上体现珠江口的多口门特征,CDOM主要为陆源。相应的光谱斜率Sg(300-500 nm)为0.0138-0.0184 nm-1,变动小,仅河口与南海陆架间的过渡带低于0.015 nm-1,同时荧光EEMs分析在此发现海源类腐殖质荧光团,过渡带Sg的变动可能是河口水和多个海洋水团的混合及其他因素的综合结果。夏季台湾海峡南部ag(355)为0.033-0.456 m-1,高于一般大洋水体;其分布基本呈表层低、深层高,总体上与温度反相关,与盐度、浮游植物吸收aph(675)正相关,说明CDOM受陆源的影响小,主要来自现场生产,荧光EEMs结果及部分样品在300-350 nm的特殊吸收峰现象与之相符。对应的Sg为0.0101-0.0318 nm-1,平均0.0204 nm-1。

浮游植物吸收(aph)在南海和台湾海峡存在时空变动,主要受控于物理过程。在南海东北部位于珠江口外的一垂直岸断面,春季一场暴雨后,由于河口锋外移,内陆架区表层aph(675)由0.002 m-1升高至0.050 m-1,B/R值(aph(440)/aph(675))由3.9降低至2.5;冬季相同站位表层aph(675)比春季高0.002-0.012 m-1,而内陆架区表层B/R值(不超过2.5)低于春季(>3.0),很可能由于强东北季风加强水体垂直混合并驱动粤东沿岸流影响内陆架区。夏季台湾海峡南部沿岸上升流对浮游植物吸收的影响显著:在从南到北的三个沿岸站位,北端较南端表层水温低3.6 ℃,相应的aph(675)高出一个数量级(0.038 vs. 0.004 m-1 )。

由浮游植物吸收提取部分浮游植物群落信息有较高的可行性。基于aph(675)估算南海东北部Chl a,表层结果为冬季高、春季低,与遥感结果及文献报道的SEATS站位的季节分布模式相似;从B/R值推测,春季较之冬季,微微型原核浮游植物(包括蓝藻、原绿球藻)是珠江口外内陆架区更为重要的浮游植物群落组成;冬季浮游植物蓝光波段吸收最大波长红移现象显示,原绿球藻在南海东北部外陆架/大陆坡折区普遍存在。夏季台湾海峡南部两大断面表层的aph(490)/aph(580)比值和Zeaxanthin占总类胡萝卜素的比例(Zea/T-caro)呈直角双曲线函数关系,据此关系从aph估算两个小断面的表层Zea/T-caro分布,结果与HPLC色素实测值基本一致,这一发现为未来遥感反演浮游植物吸收、最终获得浮游植物群落结构的一个新指标奠定了重要的基础。厦门西海域水华连续观测过程中,浮游植物吸收特性反映了粒级结构和色素组成上的显著变动;675 nm归一化浮游植物吸收在483-532 nm间的光谱斜率(Sph)和光合辅助色素和光合色素的比例(PPC: PSC)二者呈反相关,但仅当PPC: PSC <0.65时,且关系函数会因藻种组成而异;浮游植物吸收二阶导数光谱在特定波段值和Chl b、Chl c和Fucoxanthin有强相关。

两度厦门西海域水华过程追踪发现,受水动力的影响,非色素颗粒吸收的变动没有明显规律;CDOM吸收ag(440)也仅在2005年6月强水华事件中变动较大,且和浮游植物吸收aph(440)有共变趋势。但非色素颗粒吸收光谱斜率Sd有随T-chl a(Chl a+脱镁色素)升高而降低的趋势,可能与生物碎屑的比例有关;颗粒吸收ap(440)/ ap(675)比值随T-chl a的升高而显著下降,可用于指示水华的发生。

时间
2006.2