九龙江口台风沉积特征研究

论文摘要

台风是对我国东南沿海威胁最大的自然灾害,据统计台风每年对频发的东南沿海五省市(上海市、浙江省、福建省、广东省、海南省)造成年均直接经济损失约6亿人民币,年均伤亡人数达168人。而该五省市总面积44.43万平方千米,总人口约2.3亿,总GDP约占全国GDP的四分之一,是我国重要的人口和经济密集区。因此,欲提高中国沿海地区对台风的防灾、抗灾能力,急需加深了解影响东南沿海强台风与超强台风发生的时空规律及其驱动机制,促进中国沿海地区经济的持续、稳定发展。破坏性较大的强台风与超强台风往往为“五十年一遇”或“百年一遇”,现有的文献记载或实测数据覆盖的时间尺度相对较短,如实测水文站或气象数据多为建国至今,甚至更短;文献记录多为描述性语句,定量信息也非常模糊。故地质记录成为研究百年、千年尺度强台风的时空规律的重要载体。基于此,本文以福建省东南部的九龙江口为研究对象,在对采集到的3根柱状样的初步处理中发现其中的2根柱状样含有5个层位,其中的沉积物的粒度与其上下其余层位中的沉积物相比明显变粗,结合研究区域的气候特征,初步判断这些层位有可能为台风沉积层。由此,本研究提出的科学问题有:1、强台风沉积的特征及其形成机制如何?2、如何利用沉积记录反演强台风发生的周期和频率?针对以上科学问题,本研究对研究区域内31个沉积物表层样和3根沉积物柱状样做了粒度、有机同位素、沉积速率、主微量元素等研究,研究工作主要包括以下几个部分:1)台风沉积层的确认:在已有沉积特征的基础上利用δ13C、C/N等有机指标与主微量元素指标结合判断砂层的物源以及确定其是否为台风沉积层;2)沉积速率以及年代的标定:通过210Pb和137Cs指标计算出沉积物柱状样的沉积速率同时标定砂层形成的年代;3)重建研究区域台风历史:通过查阅历史资料提取研究区域的历史台风事件记录,将其与柱状样中的台风沉积层一一对应。主要研究结果如下:(1)九龙江河口表层沉积物粒度分布情况为:河口上游段沉积物粒度整体较粗,且分选较好。而河口中段部分站位由于平均水深较浅且水动力复杂多变导致其沉积物粒度分选性较差,河口其余位置的表层沉积物则以粉砂为主,且分选性较好。(2)通过结合沉积特征和有机碳同位素指标判断沉积物柱状样JY0、JY2所含的两个较厚的砂层(S2、S4)为台风沉积层,其中砂层S2由风暴潮引起,砂层S4 1由洪水引起。其余较薄的砂层(S1、S3、S5)也有可能山台风引起,其物源在河口范围内。此外,钻孔JYO的85cm～90cm层、钻孔JY1的60cm～70cm层有可能也记录了洪水事件,钻孔JY1的100cm层疑似风暴潮沉积,可能与JY0的S2层是同一次事件。(3)除沉积特征和有机碳同位素指标外,本论文也对台风沉积积层的主微量元素指标做了一些初步的研究,结果显示主微量元素指标对于钻孔JY0的台风沉积具有较好的指示作用,而对于钻孔JY2的台风沉积则没有,造成该现象的原因可能是站位JY2的物源较站位JY0多了厦门西海域的物源输入。(4)经测年分析判断,钻孔JY0的113cm处与钻孔JY1的113cm处为1955年,113cm以浅层位是1955年以后二次搬运与此,并且物源年代相对较老(老于1955年)。根据JY0、JY1与JY2站位的相对位置关系,可以推断钻孔JY2的113cm处有可能也为1955年。综合九龙江区域关于沉积速率的其他研究,选取平均值1.53cm/a作为本研究柱状样沉积物的沉积速率。(4)总结了清代(1659～1910)以及建国以来(1949～2018)影响福建省的历史台风事件,在1659～1910年间共发生强台风104次,其中超强台风6次,而1949～2018年间共发生台风195次,其中强台风41次,超强台风10次。(5)将钻孔中的台风沉积层与历史台风事件对应。钻孔JY0的砂层S1可能形成于2006年,在广东登陆的601号台风“珍珠(Chanchu)”或者在福建二次登陆的605号台风“格美(Kaemi)”;砂层S2可能形成于 1959年在福建登陆的5903号台风“艾瑞斯(Iris)”;85cm～90cm 层记录的洪水事件可能形成于1961年在福建二次登陆的6122号台风“帕米拉(Pamela)”。钻孔JY1在60cm～70cm层位记录到的洪水事件可能形成于 1980年在福建二次登陆的8015号台风“珀西(Percy)”;100cm层的风暴潮事件可能与JY0的S2层一样形成于1959年在福建登陆的5903号台风“艾瑞斯(Iris)”。钻孔JY2的砂层S3可能形成于1990年在福建三次登陆的9012号强台风“杨希(Yancy)”;砂层S4可能形成于1985年在福建登陆的8510号强台风“纳尔逊(Nelson)”;砂层S5可能形成于1975年在福建二次登陆的7503号超强台风“莲娜(Nina)”。(6)通过对钻孔JY0的元素进行频谱分析,得出研究区域台风的可能周期为22年、13年、7年和4年,周期可能受太阳黑子活动及厄尔尼诺、拉尼娜活动的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的与意义
•   1.2 研究现状
•   1.3 科学问题的提出
•   1.4 研究目标与内容
• 第二章 研究区域概况
• 第三章 研究方法与材料
•   3.1 研究原理
•     3.1.1 沉积物粒度对台风沉积层的指示作用
• 13C对台风沉积层的指示作用'>    3.1.2 有机δ¹³C对台风沉积层的指示作用
•     3.1.3 主微量元素对台风沉积层的指示作用
•   3.2 样品采集
•     3.2.1 河口表层沉积物
•     3.2.2 河口柱状样
•   3.3 实验室分析
•     3.3.1 XRF岩芯扫描
•     3.3.2 粒度分析
•     3.3.3 有机碳同位素分析
• 210Pb与¹³⁷Cs核素分析'>    3.3.4²¹⁰Pb与¹³⁷Cs核素分析
•   3.4 数据分析及图表绘制
• 第四章 九龙江口表层与钻孔沉积物的地球化学特征
•   4.1 河口水文条件
•   4.2 表层沉积物粒度特征
•   4.3 钻孔沉积的沉积地球化学特征
•     4.3.1 岩性描述
•     4.3.2 粒度特征
• 13C与C/N)特征'>    4.3.3 有机碳同位素(δ¹³C与C/N)特征
•     4.3.4 主微量元素特征
• 210Pb与¹³⁷Cs特征'>    4.3.5 钻孔的²¹⁰Pb与¹³⁷Cs特征
• 第五章 沉积物的地球化学特征对历史台风事件的指示意义
•   5.1 粒度对台风沉积的指示意义
• 13C对台风沉积的指示意义'>  5.2 有机δ¹³C对台风沉积的指示意义
•     5.2.1 钴孔JY0
•     5.2.2 钴孔JY1
•     5.2.3 钴孔JY2
•   5.3 主微量元素对台风沉积的指示意义
•   5.4 历史台风事件的重建
•     5.4.1 1955年以来的主要台风事件
•     5.4.2 1955年以来强台风事件的周期性
• 第六章 结论
•   6.1 主要结论
•   6.2 主要创新点
•   6.3 不足与展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 夏天

导师: 余凤玲

关键词: 九龙江口,台风沉积,风暴潮沉积,洪水沉积,有机碳同位素

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学,地质学

单位: 厦门大学

基金: 国家自然科学基金委青年基金项目“小型河口悬浮颗粒沉积模式的定量研究—以九龙江口为例”,厦门大学近海海洋国家重点实验室自由探索基金“河口最大浑浊带物理过程与生地化过程耦合”课题,福建省海陆界面生态环境重点实验室支持下的“厦门湾-九龙江口共享航次”

分类号: P444;P512.2

总页数: 95

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