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河口海岸学
台风引起的长江口及杭州湾沿岸极值风速分布研究
李路, 杜小弢
2021, (2): 1-11. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.001
摘要:
根据台风强度和近岸水位等选取了对上海影响较大的4个典型台风, 并根据实测资料比选确定适合长江口及杭州湾区域的台风最大风速半径公式. 建立了研究区域的台风模型, 并采用典型台风期间实测的风速资料对模型进行了验证. 采用台风模型计算了1949—2014年所有影响上海的台风期间以及4个典型台风期间上海沿岸极值风速、有效极值风速, 定量分析了极值风速和有效极值风速的范围、分布特征.
长江口余水位时空变化及其成因
杨正东, 朱建荣, 宋云平, 顾靖华
2021, (2): 12-20. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.002
摘要:
利用2016年和2017年长江口南支崇西、南门和堡镇水文站逐时水位资料, 大通水文站逐日平均径流量和崇明东滩气象站风速风向, 分析了余水位的时空变化及其成因. 结果表明, 在这3个水文站中, 各月余水位崇西水文站最高, 堡镇水文站最低; 各水文站余水位的落差在低径流量期间较小, 在高径流量期间趋大. 径流量越大, 上下游余水位落差越大. 在2016年, 崇西、南门和堡镇水文站2月余水位最低, 量值分别为2.09 m、1.96 m和1.93 m; 7月达到最大, 量值分别为2.91 m、2.62 m和2.50 m. 余水位主要是由径流量决定的, 风况也是导致余水位变化的一个重要原因. 南风导致余水位下降,北风导致余水位上升. 在2017年, 月平均余水位最小值出现在12月, 崇西、南门和堡镇水文站量值分别为2.04 m、1.91 m和1.87 m, 是由全年最低径流量导致的; 月平均余水位最大值出现在10月, 量值分别为2.79 m、2.58 m和2.49 m. 尽管10月径流量比7月低了24214 m3/s, 但余水位比7月还高, 原因是10月中下旬持续的强偏北风, 产生了强烈的向岸艾克曼水体输运, 导致水位上升. 长江口余水位时空变化显著, 在工程设计和理论研究中需要考虑.
长江口青草沙水域外海正面盐水入侵特点分析
朱宜平
2021, (2): 21-29. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.003
摘要:
利用青草沙上游取水口和下游排水口大量实测盐度资料, 统计分析了2010年冬季以来的10个咸潮年度中青草沙水域受到外海正面盐水入侵的特点. 分析结果表明, 近10年来青草沙水域外海正面盐水入侵与径流量、潮汐和风况等密切相关. 水库上游闸口共发生16次正面盐水入侵, 时间为9月到次年3月; 下游闸口共发生41次正面盐水入侵, 时间为9月到次年5月. 上游和下游闸口正面盐水入侵, 主要出现在每年的12月、1月和2月, 且一般容易发生在大通流量18 000 m3/s以下、持续偏北或西北风影响下的小潮或小潮后的中潮. 正面盐水入侵来临前几天, 偏北或西北风的强度和持续时间对正面盐水入侵起着重要的作用.
基于粒级分离的长江口及邻近陆架沉积物磁性特征及其环境意义
葛灿, 张卫国
2021, (2): 30-41. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.004
摘要:
在粒级分离的基础上, 对长江河口及邻近陆架22个表层沉积物进行了磁学表征, 探讨了磁性特征对物源、输运、沉积动力等环境信息的指示意义. 研究结果表明, 长江入海泥沙、残留砂及废黄河物质是长江口外水下三角洲及邻近陆架沉积物磁性特征的主要物源影响因素, 但3者的空间分布不同. 沉积物磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)、硬剩磁(HIRM)及非磁滞剩磁磁化率(χARM)的空间变化指示了长江入海泥沙出口门后向南及东南方向输运. SIRM与χ及退磁参数(S–100)与SIRM关系图表明, 大于63 μm粒级沉积物来自残留砂与现代长江粗颗粒, 其分布大致以30 m等深线为界; 小于 16 μm粒级沉积物受长江和废黄河物质的影响, 口内为长江源, 口外北部贴岸以废黄河源为主, 口外其他区域则表现为以长江物质占主导的混合源. 沉积物粒度和磁学特征的空间变化反映了动力的粒度和密度分选作用, 并体现在沉积环境分区磁性特征差异及分粒级组分对全样SIRM贡献的空间变化上. 粒级分离减小了粒度效应对全样磁性特征的干扰, 提高了沉积物物源判别的准确性, 在反映三角洲地貌变化及物源定量识别上具有重要意义.
长江口九段沙盐沼湿地生态系统通量贡献区分析
陈梓涵, 黄颖, 唐剑武, 田波, 沈芳, 吴鹏飞, 袁庆, 周成, 王江涛
2021, (2): 42-53. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.005
摘要:
通量贡献区分析是基于涡度协方差法进行生态系统碳、水、热通量交换研究的必要环节. 根据研究区涡度通量塔上连续观测的2018年全年通量数据, 基于FSAM (Flux Source Area Model)对长江口九段沙盐沼湿地芦苇生态系统在不同季节、风向及大气层结状态下的通量贡献区进行分析. 结果表明: ①不同季节通量贡献区各不相同, 在大气稳定状态下, 通量贡献区的大小关系为秋季>夏季>春季>冬季; 在大气不稳定状态下, 通量贡献区季节变化不明显; 通量贡献区范围有明显的昼夜变化特征, 夜间通量贡献区最远点距离大于白天. ②非主风向上迎风向通量贡献区的范围大于主风向上迎风向通量贡献区的范围. ③各风向上, 大气稳定状态下通量贡献区及其峰值所在位置距观测点的距离均大于大气不稳定状态下其对应的距离.
上海青草沙水库表层沉积物重金属含量水平及其生态风险评价
朱宜平, 李小飞, 梁霞
2021, (2): 54-62. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.006
摘要:
采集青草沙水库上游水闸、垦区南北水道、库中以及库尾5个代表性区域的30个表层沉积物样品, 分析了沉积物中7种重金属 (Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Hg) 含量和赋存形态, 并评价了其潜在生态风险. 结果显示, 青草沙水库中部表层沉积物的重金属含量相对较高, 而垦区南北水道附近重金属含量最低. 表层沉积物重金属以残渣态为主, 可交换态含量低. 基于重金属污染的生态风险评价可知, 水库表层沉积物的潜在生态风险指数值 (ERI) 介于55 ~ 113, 属于低风险或不具潜在生态风险水平, 其中上游水闸附近的生态风险相对最高, 而南北水道和库尾附近的生态风险最低.
长江流域水库叶绿素及营养盐变化: 生物过滤器效应
同萌, 李茂田, 牛淑杰, 刘晓强, 林沐东, 郭慧婷, 候立军
2021, (2): 63-72. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.007
摘要:
选取对上游来水滞留时间不同的4个典型水库, 利用藻类和营养盐调查资料, 分析水库的“生物过滤器”效应. 发现: ① 垂向上各水库Chl.a浓度均出现次表层最大, 然后向下逐渐减少的趋势, 导致营养盐浓度形成“上层小下层大”的生物滞留特征, 4个水库的DIN(NO2-N、NH4-N、NO3-N)、DIP(PO4-P)和DSi(SiO3-Si)垂向滞留量平均值分别为下层浓度的6.29%、14.92%和8.60%. ② 沿程上各水库Chl.a浓度和藻类生物量从上游向下游总体呈减小趋势, 导致营养盐浓度形成“上游大下游小”的生物滞留特征, 4个水库DIN、DIP和DSi沿程滞留量平均值分别为上游浓度的26.53%、39.89%和31.70%. ③ 4个水库DIN、DIP和DSi综合滞留量的平均值分别为原浓度的32.82%、54.80%和40.30%. ④ 随水库滞留时间增加, DIP浓度逐渐减少直至小于0.1 μmol/L, 以致磷成为藻类生长的绝对限制条件.
选择性提取碱土金属元素的方法对比及意义—以宁波平原表层沉积物为例
黄晶, 郑童童, 王爱华, 栗文静, 王张华
2021, (2): 73-84. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.008
摘要:
在古环境研究中, Sr、Ba、Ca等碱土金属元素在沉积物中的含量及比值是一种较为常用的、识别海陆相环境的指标. 但元素多赋存于矿物晶格中, 而这些矿物基本上存在于酸提取后的残渣态中, 与沉积物沉积时的物理-生物-化学环境没有直接关系. 因此, 选择性提取沉积物中与沉积环境相关的碱土金属元素, 才能将该方法更好地应用于解释沉积环境. 本研究采集了宁波平原盐沼潮滩、河漫滩、感潮河道3种环境的表层沉积物, 采用等离子光谱仪测试了稀醋酸和稀盐酸提取液、酸提取后剩余残渣以及全量的Sr、Ba、Ca含量. 结果表明: 醋酸提取态对沉积环境变化最为敏感, 盐酸提取态次之, 全量Sr/Ba(摩尔比)无法区分3类表层沉积物的沉积环境; 用不同的样品量和仪器测量验证醋酸提取态的效果, 显示结果稳定. 此外, 宁波平原及邻近岛屿盐沼潮滩表层沉积物醋酸法提取的Ca和Sr浓度远高于河漫滩沉积物和山麓黄土, 感潮河道则介于两者之间, Ba的分布与Ca、Sr相反. 因此, 通过醋酸态碱土金属元素的端元分析, 可以有效地识别海岸带地层的海陆沉积环境演变.
高强度养殖活动下老爷海溶解氧的亏损及有机质成分的响应
马文超, 王焱, 朱卓毅
2021, (2): 85-99. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.009
摘要:
老爷海是海南岛东岸的一处潟湖, 受强烈人类活动(尤其是养殖活动)影响, 其水体富营养化并伴随低氧. 在选取的旱季和洪季(2010年4月和2011年8月), 老爷海适值低氧期间, 对老爷海开展了针对溶解氧和有机质的采样与观测. 结果显示, 春季潟湖低氧强烈, 个别站位表层水溶解氧也仅为50%, 夏季则在底层也存在低氧. 在这样的背景下, 春季有机质浓度明显高于夏季, 颗粒有机质的C/N值(C与N的比值)也表现为春季高于夏季(平均值春季为9.7, 夏季为7.7). 氨基酸所指征的有机质成分暗示春季有机质有较强的细菌降解信号; 夏季有机质的低C/N值和高氨基酸碳、氮归一化产量显示现场生产相对活跃, 有机质主要来自海源浮游植物, 表层水供氧充分. 在水体发生氧亏损时, 溶解和颗粒有机质的降解程度存在差异. 整体而言, 颗粒有机质的降解程度随着水体中溶解氧浓度的下降而增加, 说明颗粒有机质的降解消耗氧气是造成潟湖低氧的重要驱动因素; 溶解有机质成分的变化和溶解氧关联不显著.
生态与环境科学
城市绿地演化轨迹与变化研究—以上海市外环以内区域为例
王琼, 吴宾, 姚申君, 吴健平, 周颖, 张静
2021, (2): 100-109. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.010
摘要:
城市绿地是城市绿化系统和城市景观的重要组成部分, 具有重要的生态、社会、心理和经济功能. 作为城市绿地研究的重要组成部分, 城市绿地的演化轨迹与变化规律的研究对维持城市绿地系统的稳定性和优化城市生态网络具有重要的意义. 传统的大部分绿地变化研究多采用景观指数和空间分析等方法, 难以反映出绿地斑块的变化过程、变化类型及空间分布规律. 本研究首先定义了7种城市绿地演化类型, 分别为连续、扩张、收缩、消失、新增、合并和分解, 以此为基础构建出以绿地斑块为节点、以绿地演化类型为边的绿地演化图. 以上海市外环以内区域作为研究区域, 基于绿地演化图对2008年、2012年和2016年的绿地演化过程进行了提取和三维可视化, 并分析了城市绿地变化过程及城市绿地全局变化的空间分布规律. 研究结果表明: 上海市外环以内的绿地变化以新增与消失两种变化类型最为突出. 其中新增的城市绿地斑块空间分布较为均匀, 新增的小斑块多分布于中心区域, 而新增的大斑块多位于边缘区域. 消失的绿地出现在非中心位置的较多, 而且浦东新区外环以内的区域占比最多. 与2008—2012年的城市绿地变化相比, 2012—2016年新增绿地的空间分布更加均匀, 消失绿地的位置分布更加集中.
黄浦江上游水源保护区土地利用动态及驱动力分析
吴健, 陈力, 邱思静, 鄢忠纯, 苏敬华, 胡礼庭, 王敏
2021, (2): 110-119. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.011
摘要:
基于0.25 m分辨率航空遥感数据和土地利用及地形图等资料, 通过人工目视解译, 得到2000年、2005年、2010年和2015年上海市黄浦江上游水源保护区土地利用数据, 进一步分析了各类土地利用面积变化、相互转化以及驱动力. 结果表明, 从2000—2015年, 随着工业用地的增长, 农业用地及水域面积都出现了缩减, 城镇用地面积比例上升. 15年间, 农业用地中, 耕地、畜禽养殖用地面积大幅减少, 降幅分别为44.17%、71.65%; 水域面积降幅为6.44%; 绿地林地面积大幅增加, 增幅为645.94%. 城镇用地面积大幅增加, 增幅为53.53%, 其中各类城镇用地面积都有所增加, 工业仓储面积增幅最大, 为21.77%. 从土地转出情况来看, 15年间耕地转出面积最大, 为22839.96 hm2; 畜禽养殖用地的转出率最高, 为91.23%. 从土地转入情况来看, 15年间绿地林地转入面积最大, 为16190.32 hm2; 其次是工业仓储用地转入面积, 为7979.12 hm2. 综合2000—2015年研究区域发展情况、人口变化、政策影响等多种因素, 分析可知城市化、工业化作为驱动力增加城镇用地面积, 环境政策影响绿地林地面积、畜禽养殖用地面积, 市场调节影响水产养殖用地面积, 而水源保护区土地利用类型受环境政策以及城市化双重作用影响.
杭州不同城市生境杂草群落分布格局及其成因
张明丽, 崔易翀, 达良俊
2021, (2): 120-131. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.012
摘要:
在杭州城市化进程下, 调查了8种城市生境类型中杂草群落的种类组成与结构. 通过测定光照强度、土壤pH值、土壤电导率、土壤紧实度、土壤总氮、土壤总磷、土壤有机质及干扰类型等生境因子, 分析了杂草群落物种组成与生境因子的关系. 结果表明: 调查的1665个杂草样方中, 森林空隙和草坪是最为常见的生境类型, 涵盖的群落类型数量分别占总数的20.1%和16.3%; 除树池外的7种生境, 其群落优势种均以矮生长型的一年生杂草为主; 在8种生境中均有分布的杂草物种共有30种; 不同生境的环境因子存在差异, 森林空隙的光照强度最小, 灌草丛空隙的土壤电导率值最高, 土壤型废弃地的光照强度和土壤紧实度均最高.
重庆市郊不同弃耕年限旱地植物群落变化特征
郑明铭, 李笑寒, 黄力, 杨圣贺, 胡四维, 杨永川
2021, (2): 132-141. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.013
摘要:
以重庆近郊区耕作旱地和3种不同弃耕年限的旱地为研究对象, 采用空间代替时间的方法, 对其植物群落的物种组成进行调查并分析弃耕后物种组成与群落类型的动态变化, 以及植物多样性的变化趋势. 结果发现, 春秋两季共记录了维管植物39科90属99种; 在TWINSPAN分类的二级水平上可以将耕作旱地、弃耕早期和弃耕晚期旱地分离, 随着弃耕年限的增加, 植物群落的优势生活型由一年生植物逐渐过渡到多年生植物, 木本植物开始成为优势种; 植物多样性在弃耕早期到中期阶段逐渐升高, 但在弃耕后期呈现下降的趋势.
上海辰山植物园木本植物幼枝导管特征及其权衡关系
李媛媛, 商侃侃, 张希金, 宋坤
2021, (2): 142-150. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.014
摘要:
以上海市辰山植物园85种常见木本植物为研究对象, 通过解剖木质部结构, 分析了枝条导管特征在不同生活型物种间的差异及其系统发育信号, 揭示了导管密度-大小权衡关系在不同生活型物种间的差异. 结果表明: ①常绿木本植物的导管直径((28.55 ± 8.84) μm)和导管占比(8.7% ± 2.89%)均显著小于落叶木本植物导管直径((35.81 ± 13.92) μm)和导管占比(12.7% ± 4.82%), 而导管密度在常绿((149.3 ± 75.62) N/mm2)和落叶((164.5 ± 154.28) N/mm2)木本植物之间则无显著差异; 乔木的导管直径((35.86 ± 13.5) μm)显著大于灌木((26.24 ± 8.84) μm), 导管占比和密度在乔木(12.09% ± 5.01%, (151.9 ± 142.73) N/mm2)和灌木(10.59% ± 2.99%, (208.7 ± 126.37) N/mm2)之间则无显著差异. ②导管直径、导管密度存在显著的系统发育信号, 且导管密度信号大于导管直径, 导管占比则无明显的谱系信号存在. ③标准化主轴估计分析表明, 导管密度-大小权衡关系普遍存在, 不同生活型植物具有相同的斜率系数(k = –0.89, 95%的置信区间CI 为 –0.98 ~ –0.79), 但常绿乔木的纵截距显著小于落叶乔木, 即相同导管密度下落叶乔木比常绿乔木具有更大的导管直径.
城市公园不同植物群落内空气负离子变异格局及影响因素
孙文, 韩玉洁, 殷杉
2021, (2): 151-159. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.015
摘要:
选取上海市中心城区中山公园中9个不同配置的植物群落, 通过1年内连续监测空气负离子浓度, 分析得到了各群落中负离子的变异格局, 并探索了不同群落结构、不同郁闭度、周边水体等因素对空气负离子浓度的影响. 结果表明: 中山公园不同群落类型负离子浓度大多在200 ~ 700个/cm3, 日变化呈单峰形, 1年内在7月至10月间保持较高水平且波动程度较大; 群落结构与负离子浓度的关系大致为草 > 乔灌 ≈ 乔草 > 乔灌草, 群落结构越复杂, 负离子变异性越小; 负离子浓度变异系数与郁闭度间呈负相关关系, 即郁闭度越高, 群落中空气负离子浓度的变异系数越低, 在每日植物发生光合作用的7:00 ~ 19:00, 植物郁闭度与负离子浓度变异系数的负相关性更为显著. 此外, 城市公园中常见的静态水体对负离子浓度的影响不显著. 可为城市公园中营造适宜健康的植物群落提供基础数据和科学依据.
奉贤滨海湿地蟹类和蟹洞的分布特征及影响因子
李翔, 田慧敏, 吴靖颖, 陈思雨, 赵明明, 徐平, 陈雪初, 由文辉
2021, (2): 160-170. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2021.02.016
摘要:
研究了奉贤滨海湿地3种生境类型中的蟹类、蟹洞分布特征以及影响因子, 揭示了影响蟹类及其洞穴分布的主要影响因子, 加深了对穴居蟹类生活习性的认识. 结果显示: ①天津厚蟹多度在高潮滩芦苇生境高于低潮滩互花米草生境、中潮滩芦苇-互花米草混合生境(p < 0.01), 褶痕相手蟹多度在生境间无显著差异(p > 0.05); ②高潮滩芦苇生境中, 蟹洞密度显著高于低潮滩互花米草生境、中潮滩芦苇-互花米草混合生境(p < 0.05), 蟹洞开口直径显著低于低潮滩互花米草生境、中潮滩芦苇-互花米草混合生境(p < 0.05); ③蟹类多度与蟹洞密度分布不存在显著的线性关系(p > 0.05), 但天津厚蟹多度与蟹洞密度具有极显著的正相关性(p < 0.01); ④蟹类多度与植物地下生物量呈负相关关系(p < 0.01); ⑤蟹洞密度与植被盖度与密度之间呈负相关关系, 与相对高程、含水率、电导率、总有机碳含量与总氮含量呈正相关关系, 其中, 相对高程是与蟹洞密度的相关性排序最高的生境因子.