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万方数据
2期 蔡树群，等，外源输入对大距湾大鹏澳浮游生物影响的模拟研究 103
图3浮游生物学过程的模型
Fig．3Modelofbiologicalpm essesofpl锄kton
等；兰Pq|P飞(1可^P)zDt k．+N ’ ⋯
鲁_(1州“l可1z吐z
(2)
罟一篇尸+聃尸圳D胍(·一)z+告～
(3)
其中，U为光合作用速率在混合层的垂直积分，即：
产H
匕2Jo只砒
f4、
表l模型中一些基本参数的定义和取值
7rabl Definitions锄dvaluesof omebasicp甜ameterSinthemodel
这里，日为水深，光合作用速率P，可表达为光强函数
和营养物浓度函数的乘积19l6J：
． VBNe—E·。m|AlI、e一舯
‘7
(七，十Ⅳ){l+【，o，i1(已一肋)】2)¨2
(5)
其他参数的定义和取值见表l。这里必须指出，由于
攻、砟、g：、五、昴和五这些参数的取值变化范围较大，
而且对于模式的数值模拟结果影响较大¨’5．6】，因此，
我们根据方程组(1)．(3)的差分方程，利用线性回
归方法和在大鹏澳观测站点。得到的营养盐、浮游植
物、浮游动物的实测数据，从而反演出这些参数的取
值：对于方程中的其他参数，则仍然参照前人文献的
取法。
从表1可以看到，根据实测资料反演计算得到的
该海区的浮游动、植物死亡率破、如与大洋中的(如
徐永福和Green【4I)取法基本一致：而死浮游植、动物
的转化系数二和正则比大洋中的(0．9)要小很多：
而外界输入营养盐速度u达到0．36叮1，比浮游动物
最大摄食速率gz、以及破和磊都要大，这表明降雨及
陆源输入营养盐是影响该海区浮游生态特征的重要因
子。
2数值模拟结果与讨论
为检验上述数值模型，将表l中根据实测资料反
参数Pa翰meter 定义Definition 取值vaJue 备注remark
人
y
8
Ed
鼻
lo
lk
惫s
浮游动物死亡率z00pl锄ktondeam豫te
浮游植物死亡率Phytopl柚ktondeathmte
浮游动物最大摄食速率Z00pl柚ktonma)【imalgr娩ingrate
未同化的摄食比例Un雒sirnilatedgr zingfhction
死浮游植物的转化系数Conveniblecoefficientsfordead
phytoplankton
死浮游动物的转化系数Convertiblecoefficientsfordead
zOoplankton
外界输入营养盐速度inputrateofNitratcconcentration
fromutside
lvlev常数lvlevconst柚t
常数Const柚t
生物量浓度Biom勰sconcentration
反应的活化能Activationenergyofm扯tion
光衰减系数Lighta tenuationcoemcient
表面光强Su腑elightintensity
光限制区的比例指数RatiocoefficientoflightliInitingzone
半饱和浓度Halfsaturationconcentration
O．10ld_1
0．100d。I
O．240d’1
0．1ll
0．35l
0．353
0．360d’1
1．0(umolN·kg)。
2．0×108d‘1
384．5mgCm-3
45J·kg叫
O．5町‘
210．7W·mo
20W·m。
1．0umol·Nkg。
了’ 海面绝对温度AbsoIutctcmpcratureatseasu梳e 296K
计算得到Calcula：ted
计算得到Calculaced
计算得到Calculated
计算得到Calculated
计算得到Calculated
计算得到Calculated
计算得到Calculated
文献Literature【ll】
文献Litcraturc[4】
文献Literature【13】
文献Literature【4】
实测平均Me私uredme孤
文献Literature【4】
文献Literature【14】
文献Literature【ll】
实测平均水温Me舔ured
meanwatertempe仡ture
畋办&五矗
正
Ⅵ
万方数据
104 生态科学 23卷
演计算得到的参数重新代入模型并进行数值模拟计
算。生物过程的初始值可以假定为在晚秋得到，因为
这时浮游动物的浓度较低。为此，我们取秋季观测得
到的浮游植物、浮游动物和硝酸盐浓度作为初始值(如
表2所示)。
表2模式中生物学过程的初始条件
曼!垒兰!旦!!!型!竺堡垒!!i2坠121垒i21Q墨i￡型I翌翌竖!!整!鱼!!垒!!里2垒!!
参数 定义 Definition 取伉vhIue
坠翌竺坐! !!坚翌!：塑!g：12
N 翌酸盐浓度 1．07
尸磊辩器怒⋯。删∞ 嘶：‘ PhytoDIalllctonc∞centrati∞ ⋯。
z戮徽戮。硎哪；∞ ㈨。一Z00Dlanktonc∞centmtion ⋯
模式先预运行儿天以达到稳定状态，连续计算
45d。图4给出了模式运行40d的计算及实测结果的
比较。从分析结果可以看出，由于实测得到的硝酸盐、
浮游植物和浮游动物浓度的变化梯度比较大，呈现峰
时闻币me
堂g
· ‘=
z叠
要l
冀
谷跳跃状分布，而模式的模拟结果相对比较平滑，因
此计算结果未能与实测结果一一对应。未能一一对应
的一个重要原因是在模型计算中采用的盔、如、＆、厶
五、五和U等参数均保持为常数(即表1中由实测资
料反演计算得到的一个平均数)，而这些参数实际上是
变化非常明显且随机的(即是随时间变化的变量)，因
此模型未能模拟出硝酸盐、浮游植物和浮游动物浓度
的跳跃变化。最明显的例子是降雨及陆源输入营养盐
速度主要取决于当时当地的降雨量及径流量，因此必
须记住模型中的U的取值仅是一个平均数，相应地数
值模拟结果就未能重现实测数据的跳跃变化，因而模
拟得到的曲线仅呈现单个高峰。但是，模拟结果的曲
线基本包络了实测结果的曲线，基本反映了实测数据
的变化趋势。
从图4中还可看到，模拟得到的硝酸盐浓度比实
测的要偏火。这是否表明模型中关于降雨及陆源输入
营养盐速度¨的取值太大有关呢?为此，我们探讨一
时闻币me
讪
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萋善
I，∞ ll，15 Il，25
时间币me
图4模式计算(虚线)及实测(实线)结果的比较(a)硝酸盐浓度(b)浮游植物浓度(c)浮游动物浓度
Fig4Compariso陋ofthec mputed(dashedUm)and曲ser’，ed(sol柚line)co眦ent髓H仰(a)IIitnte(b)phytoplankt佣(c)
z∞plaIlI‘ton
薹．星
吾重
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霾j耋
篷
雏
堇l
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S真
蓑重
蹬匠
时闻啊m。 时间雨眦
，∞ II，15 Il，25
时间Time
图5数值模拟试验El(实线)和E2(折线)的计算结果比较(a)硝酸盐(b)浮游植物(c)浮游动物
FigSCompartsonofthecomputedco眦蚰trationin麟peri呲ntE1(sol泔li眦)andE2(daShedli耻)(a)IIit腿te(b)phytopIankton(c)
瑚pl甜d曲嘶
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万方数据
2期 蔡树群，等：外源输入对大亚湾火鹏澳浮游生物影响的模拟研究
卜．降雨及陆源输入营养盐速度U对于浮游植物浓度
的影响。以上述的标准试验(简称E1)为基础，将外
源营养盐速度”减少为0．3lOd．1(简称试验E2)。由
此得到的计算结果如图5a．c所示。可以看到，在试验
E2中，此时的营养盐浓度降低(图5a)，曲线的走势
基本与实测数据的分布(图4a)基本吻合；同时，模
拟得到的浮游植物(图5b)和浮游动物(图5c)的浓
度也远比试验El中或实测得到的要小得多。这一方
面表明降雨及陆源输入营养盐速度对营养盐、浮游植
物和浮游动物浓度的影响甚人，另一方面也说明，只
有适当调整包括降雨及陆源输入营养盐速度等参数的
取值、或者给出适当的随时间变化的参数化形式，才
有可能做到使数值模拟结果与实测数据完全～致；但
在目前这一点尚很难做到。
至丁浮游动物和植物．夕匕亡率、浮游动物最火摄食
速率、米同化的摄食比例、死浮游动物和植物的转化
系数等参数对上述动力学数值模型结果的影响情况，
前人已有相当多的研究成果03正’8’¨m，14J，在此不再重
复。
3结语
本文建立了一个简单的浮游植物、浮游动物和营
养盐动力学数值模型，该模型是在Fhnks等11lJ的数学
模型基础上增加了光合作用速率、降雨及陆源输入营
养盐的作刚。
基于大弧湾大鹏澳秋季一个月的关于浮游植物、
浮游动物和硝酸盐的连续观测资料，将实测数据代入
上述动力学数值模型的差分方程中，利用线性回归分
析法来反演求得浮游动物和植物死亡率、浮游动物最
大摄食速率、未同化的摄食比例、死浮游动物和植物
的转化系数以及外界输入营养盐速度等影响上述动力
学数值模拟的一些主要因子，因而避免了人为给出这
些因子对模式结果的影响。计算结果表明，降雨及陆
源输入是导致该海区营养盐增加的一个重要因子。
根据上述反演参数得到的关于浮游植物、浮游动
物和硝酸盐浓度变化的数值模拟结果与秋季的实测结
果基本吻合。数值模拟试验结果同时表明降雨及陆源
输入也是影响该海区浮游动、植物分布规律的主要因
子，并使得该海区的浮游生物的分布特征有别于大洋
中的分布特征。
诚然，我1fJ的模型研究是初步的，由实测资料反
演计算得到的降雨及陆源输入营养盐速度只是一个平
均数，但它主要取决丁．当地的降雨量及径流量等因素，
因此数值模拟结果未能重现实测数据的跳跃变化。这
有待于更进一步的研究。
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万方数据
外源输入对大亚湾大鹏澳浮游生物影响的模拟研究
作者： 蔡树群， 韦桂峰， 王肇鼎
作者单位： 蔡树群(中国科学院LED环境动力重点实验室,广州,510301;中国科学院南海海洋研究所,广州
,510301)， 韦桂峰(暨南大学水生生物研究中心,广州,510632)， 王肇鼎(中国科学院大亚
湾海洋生物综合实验站,深圳,518121;中国科学院南海海洋研究所,广州,510301)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2004,23(2)
被引用次数： 2次

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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_stkx200402002.aspx