海洋所在內陸架沉積動力演化特征研究中獲進展

　　近日，中國科學院海洋研究所黃海軍研究組在人類活動與極端天氣作用下的內陸架沉積動力演化研究中獲進展。該研究通過綜合對比分析多年尺度的水文氣候及沉積記錄，結合水文泥沙模擬和遙感手段，揭示人類活動及臺風事件對水文泥沙運動和沉積記錄的影響特征。

　　近幾十年來，頻繁的人類活動改變了內陸架沿海環境的自然演化過程。其中，內陸架養殖活動占據大部分沿海區域，其歷史可追溯至幾個世紀之前，其在亞洲國家較為突出，伴隨其間的極端天氣事件使內陸架的環境演化特征變得復雜。以往研究已從水生生態系統、環境修復、水動力特征影響等方面評價其造成的生態環境效應。而相對于上述可部分恢復的生態環境效應影響來說，其對海底沉積的根本性改變是緩慢、長期，可能是不可逆轉的。

　　2004年起，黃海軍研究組針對山東半島黑泥灣典型區域開展岸灘穩定性、海底沖淤變化、近岸沉積特征、水文泥沙動力、養殖活動等調查工作。通過分析海底沉積物、不同季節懸浮顆粒物、柱狀樣剖面及其相關測試、多站位同步水文測驗、多次遙感光學實驗、沉積物捕捉器等現場實測數據，結合泥沙-水動力數值模擬、水色遙感反演、沉積記錄參數分析、極端天氣過程監測等方法，結合沉積記錄和遙感監測，揭示內陸架養殖活動和臺風天氣事件在現代水體沉積環境和古地層沉積記錄中的特征。

　　該研究基于內陸架海帶養殖區實測數據，建立水動力及泥沙輸運模型，分析正常天氣狀況和養殖活動開展條件下水動力及泥沙輸運特征的差異，探討近岸海域沉積環境對大規模海帶養殖活動的響應機制。研究進一步結合水體懸浮顆粒物、底質沉積物和柱狀巖芯數據開展養殖季和非養殖季的對比，揭示內陸架大規模懸浮養殖活動在泥沙粒度參數上的差異特征，獲得懸浮養殖活動在沉積記錄中的識別指標。

　　此外，研究還發現在沉積記錄中可能存在極端天氣事件造成的沉積記錄。因此，進一步對比分析2011年8月8日熱帶氣旋Muifa過境期間，沉降顆粒物捕捉器收集的沉降顆粒物的粒度參數特征，發現臺風過境會造成近岸再懸浮的顆粒物呈現極尖窄、正偏、粗化的參數特征；在沉積記錄中發現兩個沉積片段與該特征相對應；對比這兩個時期與氣候記錄，發現二者具有較好的一致性，證實該特征可用于指示臺風天氣對內陸架沉積物的影響作用。鑒于懸浮顆粒物對光譜吸收和散射特性的影響，研究人員探索利用遙感Mie散射特性和準分析算法估算該懸浮顆粒物粒度參數，發現顆粒物平均粒徑、分選性及峭度可較準確的反演估算；基于MODIS影像數據，估算2011年臺風Muifa過境期間表層顆粒物的參數特征，監測到臺風過境在近岸水體的影響范圍。

　　基于上述系列研究，研究人員建立空間觀測、水體現場實測及地質沉積記錄間相結合研究的紐帶，為研究現代和古沉積記錄的多圈層相互作用提供新思路。研究工作得到國家自然科學基金、國家自然科學基金-山東省聯合基金、青島海洋科學與技術試點國家實驗室等的資助。

圖1.正常天氣和養殖狀況下模擬余流場（a，b）及其差異（c）；正常天氣和養殖狀況下模擬年沖淤變化（d，e）及其差異（f） 

圖2.臺風過境時沉積物捕捉器獲得的泥沙粒徑參數特征（左）及其在地層沉積記錄中的相應特征（右） 

圖3.2011年8月8日臺風Muifa過境前、后表層顆粒物平均粒徑（左）和峭度（右）隨時間的變化特征