气候变化下西北太平洋大海洋生态系海表面温度特征分析

气候变化和气候事件对海洋环境有着重大的影响,其影响存在着时空差异。研究以西北太平洋五个大型海洋生态系统(Large Marine Ecosystem,LME,包括西白令海,鄂霍茨克海,黑潮、亲潮以及日本海)的海表面温度(Sea surface temperature,SST)为研究对象,分析SST的随时空变化趋势及其与太平洋年代际振荡((Pacific Decadal Oscillation, PDO)和厄尔尼诺(El Ni?o)、拉尼娜(La Ni?a)事件的影响。研究发现,除了西白令海,其它四个大型海洋生态系统的SST都在1987年左右发生了急剧的上升,呈现出两个变化模态;将SST的长期变化趋势去除后,可以发现,五个LME的SST随着时间上下波动,并没有固定的周期性变化存在,但是与厄尔尼诺拉尼娜事件有着密切联系。水温的空间分布上看,各区域的SST都呈现由北向南逐渐增高的趋势,但是增温趋势不尽相同,在西白令海的整个区域SST都在升高,降温区域围绕在库页岛和日本的北海道附近,这其中相关机制有待后续进一步研究。     

新疆塔城地区大-暴雪特征及其与大气环流和海温的关系

利用1961—2018年新疆塔城地区气象观测站逐日观测数据、海表温度和环流指数数据,分析塔城地区大-暴雪时空分布及其与大气环流、海温之间的相互联系,结果表明:(1)塔城地区大-暴雪事件在空间分布上具有明显的分散性和局地性特征,塔额盆地发生频数最高,北部山地最少;近58 a平均频数为1.44次·a~(-1),年均降雪量为17.9mm,且分别以0.16次·(10a)~(-1)、2.35 mm·(10a)~(-1)的速率不显著增加,其中42.9%的站点表现为显著增加趋势;大-暴雪事件主要出现在11月、12月和3月,占总数的65.2%。(2)塔城地区大-暴雪年频数与同期NAO/AO呈显著负相关(相关系数为-0.35/-0.46),与AAO、SOI相关不明显。(3)塔城地区大-暴雪年频数与同期海表温度指数(AMO、NTA、TSA、TNA、Ni?o3.4、Ni?o4)呈显著正相关,相关系数在0.27～0.45;不同区域的月尺度海表温度对大-暴雪月频数的影响存在明显差异,前期SST的异常信号对大-暴雪事件的发生具有预示意义。(4)近58 a大西洋海表温度呈显著升高趋势,有利于沿西风带向东输送的水汽含量增加,同时海温变化通过海气耦合作用影响和驱动中高纬度大气环流发生改变或异变,对其下游塔城地区大-暴雪事件产生重要影响。     

舟山近海海域夏季上升流时空特征及其与风场的关系

利用2002-2013年期间的卫星遥感海表温度(SST)数据分析了舟山海域夏季上升流的时空特征,并结合同时期的海面风场数据探讨了风对该海域夏季上升流的影响。对多年夏季月平均的SST进行经验正交函数(EOF)分解结果表明,7月份前两个模态方差贡献率分别为71.66%、16.55%,8月份前两个模态方差贡献率分别为87.03%和7.30%,并均通过了显著性检验,舟山近海海域的上升流存在较为明显的年际变化。相关分析显示,经向风速和SST异常存在显著的负相关关系,即夏季盛行的西南风有利于上升流的发展。并且,艾克曼(Ekman)体积输运计算结果表明,舟山海域7、8月份风生上升流的量级分别为3.0×10~(-5)m/s和1.5×10~(-5)m/s,7月上升流显著强于8月,这与8月份观测到的海表显著低温异常相关。     

海洋环境因子对日本海太平洋褶柔鱼渔场时空分布的影响

根据2010—2013年11—12月日本海太平洋褶柔鱼(Todarodes pacificus)的渔获生产数据,并结合遥感获取的海洋环境数据,利用渔获量重心法、地统计插值和数理统计方法,分析了太平洋褶柔鱼的资源丰度与渔获量重心的时空变化及其与主要环境因子(海表温度、叶绿素浓度、海流)之间的关系。研究表明,渔场重心每年稍有差异,经度重心集中在132°20′E附近;纬度重心集中在36°30′N和37°30′N两个位置附近。GAM模型显示,日本海太平洋褶柔鱼渔场的最适海表温度为16~18℃;最适叶绿素a浓度为0.37~0.45 mg/m3。海洋环境与单位捕捞努力渔获量(CPUE)的回归方程的显著性检验表明,除了叶绿素a浓度呈一般显著外,海表温度和空间因子在CPUE上的回归均极显著(P0.01),符合统计意义。4年间渔场的适宜环境范围有所差异,推断主要是日本海海域对马暖流、东朝鲜暖流与里曼寒流相互交汇的强弱作用力引起的,也有不同年份季风的强弱不同以及全球气候变化的因素存在。每一年的渔场海洋环境因子稍有差别,对其资源量的影响巨大。     

秘鲁外海茎柔鱼资源丰度和补充量与海表温度的相关关系

茎柔鱼(Dosidicus gigas)广泛分布在东太平洋海域,是一种重要的经济捕捞种类。本文根据2003～2010年我国鱿钓船在秘鲁外海的生产统计数据和遥感获取的海表温度(SST)数据,利用典型相关性分析法和Marine Explore软件分析了茎柔鱼的资源丰度和补充量(以单位捕捞努力量渔获量为指标,t.d-1)与栖息海域20°N～20°S、70°W～110°W各渔区SST的相关性,获得影响秘鲁外海茎柔鱼资源丰度和补充量的SST因子,并建立关系模型。结果表明,当年资源丰度与SST的相关性最高值为5月份92.5°W、12.5°N海区(相关系数为0.94,P<0.001),该海区SST最适范围为29.8～30.5℃;下一年度资源补充量丰度指数与当年SST的相关性最高值为6月份98.5°W、11.5°N海区的(相关系数为0.93,P<0.01),该海区SST最适范围为29.1～30.5℃。同时,分别建立了基于SST因子的资源丰度预测模型(P<0.01)。研究认为,秘鲁外海茎柔鱼资源丰度和补充量可较好利用SST因子进行预测。     

西南大西洋阿根廷滑柔鱼渔场与主要海洋环境因子关系探讨

西南大西洋阿根廷滑柔鱼是我国鱿钓船的重要捕捞对象之一,掌握阿根廷滑柔鱼渔场分布及其与海洋环境因子关系是高效开发利用的基础.根据2001年1-5月我国鱿钓船在西南大西洋的生产数据和各主要环境因子资料,利用海洋地理信息系统专用软件Marine Explore 4.0按0.5°×0.5°的格式绘制了CPUE与海表温度(SST),叶绿素(CHL),盐度,海表面高度(SSH) 四个主要环境因子关系的分布图.结果显示:1-5月产量主要分布于44°～54°S,56°～66°W ,3月产量达到最高;各月份最适SST分别为:13～14.5 ℃、12.5～14 ℃、9～13.5 ℃、8～13 ℃、6.5～10 ℃;各月份最适叶绿素为:0.5～1 mg/m3 、0.9～1.6 mg/m3、0.3～1 mg/m3、0.1～0.6 mg/m3、0.1～0.8 mg/m3;各月份最适海面高度分别为:-22～-8 cm、-20～-8 cm、-18～2 cm、-20～4 cm、-26～-2 cm;各月份最适盐度为:33.75～33.95、33.75～33.95、33.7～34.0、33.5～34.0、33.35～34.1.K-S检验法表明,各因子与CPUE的差异性不大.     

智利外海茎柔鱼资源密度分布与渔场环境的关系

根据2006年4-6月我国鱿钓船对东南太平洋智利外海茎柔鱼探捕所获资料,采用效能比方法,对茎柔鱼资源密度指标CPUE值进行了估算.分析表明,整个探捕海域均有茎柔鱼分布,且资源密度较高,但不同区域资源密度有所差异.南部区域(78°30'～84°W,37°30'～41°S),CPUE范围为0.4～10.3尾/线·h,平均2.8尾/线·h,高CPUE(5.0尾/线·h以上)区域分布在79°～79°30'W、40°～40°30'S附近.北部区域(76°～78°W,28°～30°S),CPUE范围为1.0～5.6尾/线·h,平均3.1尾/线·h,高CPUE(5.0尾/线·h以上)区域分布在28°30'S、77°W附近.南部和北部区域的温盐结构差异显著,南部区域各层的水温和盐度均低于北部区域相应水层.经分析,南部区域CPUE与上层(25～75 m)水温和深水层(300～325 m)盐度的关系较为密切,北部区域CPUE与深层水温(150～250 m)和盐度的关系较为密切.     

水温变化对秘鲁外海茎柔鱼栖息地的影响

为获取秘鲁外海茎柔鱼Dosidicus gigas栖息地的适宜温度指标,预测水温变化对茎柔鱼栖息地的影响,根据2006—2011年中国鱿钓船在秘鲁外海的茎柔鱼生产数据,并结合实测和通过卫星遥感技术获得的该海域海表温度数据,在作业次数和单位捕捞努力量渔获量(CPUE)基础上,采用海表温度适应性指数(Suitability index,SI)模型预测方法进行了相关研究。结果表明:随着水温的升高,茎柔鱼栖息地经向自西向东转移,纬向自北向南转移;产量较高的月份为7—12月,选取最佳适宜温度指标为19℃;发生厄尔尼诺现象时茎柔鱼产量下降,发生拉尼娜现象时产量则增加。     

我国东部黑潮海域海表风速和海表温度变化特征

通过AVHRR资料和Quick-SCAT资料分析了我国东部海域特殊的海气相互作用特点,并对我国东部黑潮海域的海表风速和海表温度时间分布特征和关系进行了分析。结果表明,我国东部海域黑潮海区海表温度与海表风速之间存在特殊的正相关关系,黑潮海域海表温度与海表风速的冷暖分布均呈现一一对应关系,即大风速区位于暖脊上,而小风速区出现在冷槽上空。这种正相关关系是影响我国东部海域海气相互作用的重要因素,且这种正相关关系随着季节和年份的不同有所变化,在冬、春季节表现最为明显,且春季强于冬季。     

光裸方格星虫成体对温盐耐受研究

光裸方格星虫（Sipunculus nudus）个体实验生态试验结果表明：在实验时间48h内，其温盐耐受范围为t=0～400C；S=6—57，最适温盐范围：t=16～34℃；S=21～42。当生境温盐因子处于最适阈值，温盐变化对星虫体不产生直接影响，虫体处于正常状态。耐受温盐范围分高低两段，低温盐段t=0-16℃；S=6～21，该段温盐变化与星虫体耐受力呈正相关系；高温盐段t=36—40℃；S=45—60，该段温盐变化与星虫耐受力呈负相关系。不论低温盐或高温盐段，随温盐变化，星虫体均表现出一系列生理非常态反应。当盐度32时，星虫体死亡高温临界值t=42℃；当温度为26℃，虫体临界低盐度S=3，临界高盐度S=60。温盐变化与星虫体生理反应和存活率之间关系的定性描述和量化界定，在其生态理论上和生产实践中均具有重要意义和指导作用。