台湾海峡叶绿素a对海洋环境多尺度时间变动的响应研究

论文摘要

全球变化的区域响应,是一个备受关注的热点问题。迄今的研究表明,海洋环境与生态系统在不同的区域可能出现完全不同的时间变化规律。台湾海峡是季风控制的近海环境,具有典型性。因而本论文选取台湾海峡为研究区域,倚重具备时间序列优势的遥感数据并结合现场调查,以叶绿素作为生态指标,聚焦生态系统对环境变动响应这一科学问题,揭示所研究海区多时间尺度的变化规律及其与赤道太平洋ENSO指数变化规律的异同,并探讨其成因。首先,为构建一有效的遥感叶绿素长序列数据,利用2004年冬季和夏季的现场叶绿素对台湾海峡和南海北部的SeaWiFS （Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor）和MODIS （Moderate-resolution Imaging Spectraradiometer）标准叶绿素产品（Chl）进行验证。验证结果表明,在台湾海峡,除了冬季外,SeaWiFS Chl基本可以反映真实的叶绿素时空分布形态;SeaWiFS和MODIS Chl无论从其统计结果上看,还是从其反映Chl时空变动趋势上看,都没有显著区别,MODIS可以接续SeaWiFS构成时间序列。其次,在短期尺度上,发现风是决定冬季台湾海峡海表层温度逐日变动的关键因素,以温度法（SST≤17℃）和温度空间距平法（≤-1℃）表征的浙闽沿岸水影响面积的逐日变动与东北季风风应力显著相关,二者的相关系数r2分别达到0.90和0.91。夏季,表征浮游植物生物量的叶绿素浓度的短期变化与近岸上升流活动亦有很强的相关性,不过叶绿素高值区的出现有可能滞后低温区1-2天;很可能是因西南季风空间分布的南北差异,使得海峡西南、西北近岸上升流过程出现不一致的短期变动趋势,并导致近岸叶绿素高值出现的时间也南北不同。在季节尺度上,台湾海峡叶绿素的季节分布存在显著的空间区域化现象,可分为北部和中部的春秋季双峰型、西南部的夏季单峰型以及东南部的季节变动不显著型等三类。这一空间差异与季风驱动下水文动力场的季节演变有着密切关联,春、秋季富含营养盐、低温的浙闽沿岸水与寡营养的南海暖水在海峡内共同存在海洋锋,夏季上升流事件在局部区域时有发生,这些过程对海峡内营养盐补充和生物活动起着相当重要的调控作用。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 国外进展
• 1.1.1 短周期尺度上的海洋环境变动与生态响应研究
• 1.1.2 季节尺度上的海洋环境变动与生态响应研究
• 1.1.3 年际尺度上的海洋环境变动与生态响应研究
• 1.1.4 年代际尺度上的海洋环境变动与生态响应研究
• 1.2 国内进展
• 1.3 研究设想与论文框架
• 第二章 数据与方法
• 2.1 数据来源与说明
• 2.1.1 现场数据
• 2.1.2 遥感数据
• 2.2 数据处理方法
• 2.2.1 遥感数据的处理
• 2.2.2 现场与遥感Chl 的比较方法
• 2.2.3 经验正交函数分析法
• 第三章 遥感叶绿素有效时间序列的检验与构建
• 3.1 引言
• 3.2 现场Chl 与遥感chl 的比较
• 3.2.1 SeaWiFS、MODIS Chl 与实测、走航Chl 的比较
• 3.2.2 SeaWiFS Chl 与实测Chl 季节分布形态的比较
• 3.3 SeaWiFS Chl 与MODIS Chl 的比较
• 3.4 小结
• 第四章 冬季浙闽沿岸水分布的短期变动与风的关系初探
• 4.1 引言
• 4.2 浙闽沿岸水影响面积的表征方法
• 4.3 冬季SST 与风场的时空特征
• 4.4 冬季浙闽沿岸水影响面积的变动与风应力的关系
• 4.4.1 浙闽沿岸水影响面积的判别
• 4.4.2 浙闽沿岸水影响面积的变动与风应力的关系
• 4.5 小结
• 第五章 夏季台湾海峡近岸上升流区叶绿素的短期变动
• 5.1 引言
• 5.2 数据与方法
• 5.3 结果
• 5.3.1 叶绿素与上升流短期变动的现场观测
• 5.3.2 叶绿素与上升流短期变动的遥感观测
• 5.3.3 上升流强度的短期变动
• 5.4 讨论
• 5.4.1 叶绿素与SST 的耦合
• 5.4.2 上升流过程的短期变动
• 5.4.3 西南、西北近岸上升流过程的差别
• 5.5 小结
• 第六章 台湾海峡叶绿素季节变化的空间差异及其对海洋环境的响应
• 6.1 引言
• 6.2 结果
• 6.2.1 子区域划分
• 6.2.2 叶绿素季节分布的空间差异
• 6.3 讨论
• 6.3.1 台湾海峡海表层温度场的季节变化
• 6.3.2 叶绿素季节变化空间差异的成因
• 6.4 小结
• 第七章 1997/1998 年冬季台湾海峡强暖事件及其生态响应
• 7.1 引言
• 7.2 数据与方法
• 7.3 结果
• 7.3.1 1997/1998 年冬季台湾海峡暖事件
• 7.3.2 生态响应
• 7.4 讨论
• 7.5 小结
• 第八章 夏季台湾海峡近岸上升流的年际变动与生态响应
• 8.1 引言
• 8.2 数据与方法
• 8.3 夏季近岸上升流的年际变动
• 8.3.1 结果
• 8.3.2 讨论
• 8.4 生态响应
• 8.5 小结
• 第九章 总结
• 9.1 本论文小结
• 9.2 创新点
• 9.3 存在问题及今后的建议
• 参考文献
• 博士期间发表及完成的论文
• 致谢