书名：渤海环境动力学导论

作者： 冯士筰 张经 魏皓

出版社：科学出版社

ISBN：9787030181015

出版日期：2007 年5月

开本：16开

页码：281

版次：1-1

所属分类： 工业技术 > 环境科学 > 环保科学基础理论

内容简介

本书以渤海生态环境的动力演化机制为重点，通过观测和模型研究，探讨了环流与输运、悬浮物及化学要素时空分布、浮游植物群落及底栖生物群落变化的动力过程，将渤海的物理、化学、生物过程视为有机的整体，全面系统论述了该水域各环境要素的变化规律及其与气候变化的关系。本书对于渤海的环境保护和可持续利用都有重要的理论和实践意义。

本书可供从事海洋科学、环境科学、生态科学研究的科技人员、管理人员和高校师生阅读、参考。

目录

前言

第一章 渤海环境的基本特征

一、渤海的水文气象特征

二、渤海的环境和生态特征

三、从单学科到多学科的交叉研究

参考文献

第二章 渤海环流和输运动力学

一、渤海动力学系统

二、浅海环流和输运研究简史

三、浅海环流和输运动力学基础

四、渤海环流

参考文献

第三章 渤海悬浮物输运动力学

一、渤海悬浮物的基本情况

二、渤海悬浮物的观测事实

三、渤海悬浮物输运动力学模型

四、渤海悬浮物输运模拟结果

参考文献

第四章 渤海生源要素的迁移与归宿

一、引言

. 二、野外观测、实验材料与方法

三、结果

四、渤海中化学元素的周转、收支、季节与年际尺度的变化

五、小结与存在的问题

参考文献

第五章 渤海浮游植物系统的观测与模型

一、渤海浮游植物群落结构的初步研究

二、渤海浮游植物生物量与营养盐时空变化历史回顾

三、渤海初级生产与营养盐循环三维模型

参考文献

第六章 渤海的底栖生物群落

一、底栖生物群落生态的方法学

二、渤海的沉积环境

三、渤海的大型底栖动物

四、渤海的小型底栖生物群落

五、底栖生物的实验生态研究

参考文献

第七章 浅海水层-底栖生态动力学的多层箱模型研究

一、渤海海面太阳辐照强度的观测分析与计算方法研究

二、渤海水层一底栖耦合生态模型及系统季节变化的模拟分析

三、营养硅盐对渤海生态系统季节变化影响的模拟分析

四、渤海、黄海中央区浮游生态效率年变化的对比分析

五、陆架浅海沉积物一海水界面溶质通量的计算方法及其应用

参考文献

跋

前言

在全球变化的科学背景下，边缘海与人类社会可持续发展之间的联系十分密切。如果就单位面积的光合作用和对大气CO2的吸收而言，边缘海的重要性远远大于开阔大洋，故边缘海的研究在近20年来越来越受到重视。就边缘海的生态系统而言，渤海无疑具有许多独到之处。渤海是中国的内海，面积约为7．7万km2，平均水深18m。环渤海陆域长150～200km，是中国主要的政治、经济与文化发展地带，也是中国北方人口最为稠密的地区。渤海自古以来就是一些重要资源生物(如中国对虾)的栖息地，渤海地区的石油探明储量与开采量在我国的海洋石油中占有很大的比重，并且具有战略远景。.

从另外的角度来看，在中国海域中，渤海受到人文活动的影响最严重，沿岸土地围垦、集约化的海水养殖、过度捕捞、直接倾废与排污及事故等，在渤海都是普遍性的问题。尽管国家从20世纪80年代初就开始进行渤海的环境保护与治理，但渤海近岸的水质与生态系统的健康一直没有从根本上得到改善，灾难性的事件(如赤潮)给这一地区的社会经济带来了严重的损失，如2004年赤潮灾害累积面积达7000km2。近期国家启动了针对渤海的“碧海行动计划”，希望能对恢复渤海的“碧水蓝天”起到根本性的推动作用。

本书是基于作者最近的研究工作写成的，旨在为读者展示一个渤海生态系；统内低营养级动力学过程的图景，为渤海的环境健康提供一个基本的认识。本书涉及的“环境动力学”是指在自然与人文作用下的近海环境中，重要的生命与非生命物质在季节、年际或年代际时间尺度下的时空变化过程及其驱动机制。

20世纪90年代初，本书作者开始重点关注渤海生态系统的健康和可持续发展问题。在国家自然科学基金委员会、教育部的支持下，先后启动了国家自然科学基金主任基金“渤海环流与生态基础动力学研究”(No．49546003)，面上基金“渤海生态系统综合分析与模型研究”(No．49576298)、“生物扰动对浅海沉积—海水界面的通量效应和机制”(No．49676300)、“渤海小型底栖生物多样性的研究”(No．39770145)和“强非线性河口和近海中的长期输运过程的研究”(No，40276007)以及原国家教育委员会重点项目“渤海初级生产动力学及其数值模拟”和教育部博士点基金“渤海海洋线虫群落的生态多样性”(No．97042300)及“强非线性河口和近海系统中长期输运方程的建立及其应用”(No．20020423008)等项目。一部分作者还参加了国家自然科学基金委员会重大项目“渤海生态系统动力学与生物资源可持续利用”(No．497901001-04)以及国家重点基础研究发展规划资助项目“中国近海环流形成变异机理、数值预测方法及对环境影响的研究”(No．G1999043804)和“河口-近海系统物质输运机制和模型研究”(No．2002CB412402)。

20多年前，中国海洋大学的前身山东海洋学院院长文圣常院士与德国汉堡大学海洋研究所前所长Jurgen Sundermann教，授开始建立了中德近海环境动力学的合作研究。在此基础上，冯士榨和张经领导的研究小组进一步深化了与汉堡大学Stindermann教授及其同事的合作。在合作项目“渤海生态系统综合分析与模型”研究中，中德双方利用“东方红2号”科学考察船，于1998年和1999年共组织了两次多学科的渤海海上观测，使得物理、化学与生物学的观测和实验在这两次观测中得到了很好的融合。这次合作的一些重要研究成果已经以专辑形式发表(Journal of Marine Systems，2004，V01．44，No．3／4)。本书前五章的大部分内容是在上述成果的基础上形成的，而后两章的大部分内容则主要是张志南和吴增茂的研究组与英国普利茅斯海洋研究所的Warwick教授和Radford教授合作项目成果的一部分(“浅海生态动力学”和“渤海底栖生物群落对物理和人为扰动的响应”)。..

以上述内容为基础，从更广泛的角度深入讨论与渤海环境动力学相关的命题，其研究内容及相互关系在下面的概念框图中体现。当然，本书十分注意对前人在渤海的相关工作予以回顾与总结，并重视对同一时期他人工作的尊重与引用。

本书第一章(高会旺、赵亮、鞠莲)对渤海生态环境的基本特征做一个简单的概括，包括地理、气候、水文与生物、化学的主要特点及对前人工作所获知识的基本总结，以使那些对于海洋学领域或渤海不熟悉的读者对本书涉及的内容有一个基本的轮廓。第二章(冯士榨、鞠莲)对已有渤海环流与输运研究成果进行了综述，提出了浅海环流和长期输运的一般性理论，并推出了渤海动力学系统在宏观上的对流弱非线性特征，从而由此理论出发，主要结合数值模型结果，分析了渤海环流及温、盐的季节变化等规律。第三章(江文胜)从悬浮物的观测出发，讨论其动力特点和物理过程，并利用数值模型描述了渤海悬浮泥沙输运的时空分布特点。第四章(张经、刘素美、任景玲)研究渤海生源要素的迁移与归宿，从样品采集与分析技术开始，讨论营养盐的形态与转化速率，通过不同航次的对比与追踪实验来认识影响营养盐循环的主要过程。第五章(魏皓、赵亮、孙军)介绍渤海浮游植物的组成与群落结构、生产力、浮游生物分布的时空变化，在此基础上利用三维数值模型认识以浮游植物为主的低营养级的能量流动和营养盐收支，探讨了物理过程和生物过程对渤海初级生产的影响。第六章(张志南、于子山、周红)将底栖生物的群落结构、功能与物质流动放在较为突出的位置，将底栖动物群落分为大小两个功能群进行分析。第七章(吴增茂、张新玲、俞光耀、李杰、张志南)对水层—底栖耦合系统以箱式模型的方式进行了模拟研究，讨论了系统对外部驱动变化的响应机制。

在撰写本书时，作者力图围绕海洋环境中物理—化学—生物过程耦合这样一个主线，探讨渤海生态系统变化的动力学机制。在本书各章节中，作者不仅仅对观测事实与实验现象予以描述，而且期望从学科交叉的角度来剖析这些结果产生的原因，试图概括自然过程的不同侧面，并强调动力学分析。 需要提及的是，本书的写作并不准备像一般教科书那样由浅入深，强调逻辑上的连贯与系统性，更多的是近10年来作者研究工作的展示。毋庸讳言，这些工作是对渤海环境动力学的初步探讨，还有许多工作有待深化。

本书作者衷心感谢中国科学院资深院士、中国海洋大学教授文圣常先生对海洋环境与生态系统动力学工作的开拓与支持。感谢德国汉堡大学J．Sundermann教授、U．Brockmann博士及其研究小组，在过去的20多年中，他们对双方的合作一直保持着极大的耐心和努力，特别在两个国家经历了重大的政治与经济变革时，这种对合作的热情仍被保留了下来，发展为友谊，并且传给年轻一代的科学家。感谢英国普利茅斯海洋研究所R．M．Warwick教授及其课题组，通过英国政府达尔文行动计划(Darwin Initiative)对渤海底栖生物多样性研究的支持和对年轻一代的培养。感谢同事和同行对我们的研究工作与本书撰写的支持与鼓励。感谢参加中德合作海上观测与研究的全体师生、“东方红2号”科学考察船的全体船员。没有他们的支持，本书的内容将不会如此丰富。特别是国家自然科学基金委员会及教育部提供的基金项目的连续支持使本书的研究成为可能，而本书的出版也得到了国家自然科学基金委员会的出版基金资助，作者深表感谢。张平女士为本书的排版打印及其他事务性上作做出了巨大努力，在此表示感谢。...

作 者

2005年11月22日于青岛八观山