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长江口外的季节性低/缺氧是我国近海典型的生态环境问题之一,它既是自然和人类活动共同影响的结果,同时亦会反过来影响海洋生态系统的稳定性和人类社会的可持续发展,探讨其形成机制及生态环境影响等具有较高的学术价值和重要的现实意义。最近一项研究揭示了该海域夏季缺氧频发的原因。
研究相关的论文题为:“夏季长江口外缺氧频发的机制及酸化问题初探”,刊登在《中国科学:地球科学》2017年第1期(英文版见Science China Earth Sciences 2017年第2期)上,由国家海洋局第一海洋研究所韦钦胜博士担任通讯作者撰写。研究者以文献资料和现场调查数据为基础,从长江口外缺氧水域最基本的物理环境背景出发,逐步深入地探讨了夏季缺氧发生区的地域性特点及其频发的内在原因,揭示了口外羽状锋面和上升流耦合诱发夏季缺氧的内在生物地球化学机制(图)。
图 夏季长江口外锋面和上升流在陡峭坡面海域诱发缺氧机制的示意图. ?表示水流的方向
随着流域人口的不断增加和经济的快速发展,人类活动对河口区自然环境的影响日趋强烈。由于河口海域富营养化程度的加剧,再加之自然变化下各种物理过程的驱动以及其与人类活动叠加作用的影响,发生在此类海域中的缺氧已成为全球范围内的环境问题。现阶段对长江口外缺氧区已开展了一些研究,不断认识了其分布特点、形成过程及影响因素。然而,对夏季该缺氧频发区的地域性特点尚缺乏充分的认识,对河口外物理过程与生物地球化学过程耦合驱动缺氧的内在机制也还不清楚。
针对夏季长江口外缺氧区,该项研究深入认识了同缺氧发生有着密切联系的特殊海底地形和底质、流场环境、锋面和上升流等主要环境特征。从统计学意义上展现了夏季缺氧区的水平空间结构,并发现口门外内陆架区的缺氧多发生在具有陡峭海底地形的坡面上。在现有认知的基础上,剖析了陡坡地形何以能成为夏季缺氧核心频发区的生物地球化学机制,阐释了坡面处缺氧区位置与羽状锋面和上升流的内在联系。研究揭示了长江口外羽状锋和上升流及其耦合作用是诱发夏季缺氧的重要驱动力,冲淡水羽状锋扩展和上升流交互作用影响下营养盐的持续输送和该处适宜的光照是浮游植物繁殖和底层缺氧的重要机制。
研究还指出夏季长江口外显著的耗氧过程亦主要发生在具有锋面和上升流特征的坡面附近,口外泥质区底边界层中的沉积物再悬浮对有机碳耗氧矿化具有重要影响。研究亦显示长江口外的陡坡地形也是夏季低pH环境的主要发生区,坡面处锋面和上升流的耦合亦为诱发夏季底层酸化的重要物理驱动力。
这一研究结果促进了对长江口外缺氧区的科学认识,不仅对于深入理解该缺氧区的形成机制具有重要的意义,而且对于探讨人类活动和自然变化等多重影响下缺氧区的响应等亦具有重要的科学意义和参考价值。
该项研究得到了国家自然科学基金项目(Nos. 41206068,41620104001)和国家自然科学基金委-山东省联合基金项目(No.U1406403)资助。
更多详情请阅原文:
中文版:韦钦胜, 王保栋, 于志刚, 陈建芳, 薛亮. 夏季长江口外缺氧频发的机制及酸化问题初探. 中国科学: 地球科学, 2017, 47 (1): 114-134,doi: 10.1360/N072015-00542
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSTe/doi/10.1360/N072015-00542?slug=fulltext
英文版:WEI QinSheng, WANG BaoDong,YU ZhiGang, CHEN JianFang & XUE Liang. Mechanisms leading to the frequent occurrences of hypoxia and a preliminary analysis of the associated acidification off the Changjiang estuary in summer. Science China Earth Sciences, 2017, 60 (2): 360-381, doi: 10.1007/s11430-015-5542-8
http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCES/doi/10.1007/s11430-015-5542-8?slug=fulltext
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