长江口缺氧年际变异规律及其对ENSO事件的响应

作者:马晓 发布日期:2022-06-24 阅读:359

近期,我室近海动力与生态环境团队在长江口外缺氧区年际规律及其对ENSO事件的响应方面获得新认识,成果发表在高影响力期刊Frontiers in Marine Science的“大河口富营养化、藻华、缺氧和海洋酸化”专辑,第一作者为马晓博士,通讯作者为周锋研究员,合作者包括我室的刘安琪博士生、田娣副研究员、孟启承助理研究员、曾定勇工程师、李佳高级工程师、海洋生态系统动力学实验室的王斌副研究员、自然资源部宁波海洋环境监测中心站的赵强工程师、以及自然资源部第四海洋研究所黄大吉研究员。观测资料主要来源于自然资源部长三角海洋生态环境野外科学观测研究站的历年积累。

长江口水体脱氧是联合国海洋十年计划“融通科学、管理和社会参与:助力海岸带可持续发展(Coastal-SOS)”项目的重要研究内容,同时也是国际海洋学界(ICUS、IUGG等)公开发布的未来海洋7个前沿问题之一。过去20年间,在908、973、海洋公益项目、LORCE等项目的支持下,海洋二所多学科团队对此进行了长期观测和研究,在长江口缺氧的多尺度时间变异方面取得了一系列成果。

本研究基于长达18年(1997-2014年)的重复断面观测资料,深入研究了长江口缺氧的年际变异规律,并诊断了ENSO事件对长江口缺氧的影响过程。研究表明:在空间上,缺氧事件在河口和长江浅滩处呈现双核结构(图1),其中近岸核心的溶解氧存在微弱的降低趋势(线性趋势为-0.07 mg/L/year),而远岸核心溶解氧值以年际震荡变化为主。El Nino事件并非长江口缺氧出现的必要条件,但从统计学意义上增加了缺氧出现的概率,并有助于极端缺氧事件的形成。过去18年间,对应5个厄尔尼诺事件,长江口出现低氧和缺氧的概率分别为100%和80%;对应8个拉尼娜事件,两者概率降低至25%和0%。另外,97/98和15/16年的强厄尔尼诺背景下,长江口出现了严重的缺氧现象。进一步动力诊断分析表明:长江径流及冲淡水态势、缺氧区的局地层化强度、以及海气背景场的静稳度,是连接ENSO→底层缺氧的关键物理因素(图2)。

图1:研究海域地形及主要的夏季流系。阴影为历史文献的缺氧区,黑色三角形为重复断面采样站位,黑色虚线为长江口悬浮物锋面。.png

图1:研究海域地形及主要的夏季流系。阴影为历史文献的缺氧区,黑色三角形为重复断面采样站位,黑色虚线为长江口悬浮物锋面。

图2:1997-2014年期间长江口(A、B)溶解氧、(C、D)温度和(E、F)盐度的ENSO指数合成分析。左侧和右侧图件分别代表厄尔尼诺和拉尼娜事件的合成分析结果。.png

图2:1997-2014年期间长江口(A、B)溶解氧、(C、D)温度和(E、F)盐度的ENSO指数合成分析。左侧和右侧图件分别代表厄尔尼诺和拉尼娜事件的合成分析结果。

本研究进一步丰富了我们对于长江口缺氧对大尺度气候因子响应过程的认知,也促使我们更加重视长期连续的自主观测资料的积累。本研究揭示出ENSO循环对中国近海水文及生态环境存在直接或间接的影响,对全球气候变化下的近海生态动力学研究有一定的启发性。另外,由于长江口缺氧是多重耦合的物理-生态过程,从原理上不是单因子调控的海洋现象,这提示我们需要针对本世纪初发生的几个严重缺氧事件,进行个例机制分析。

本研究由全球变化与海气相互作用专项(二期,长江口缺氧酸化预警监测,GASI-01-CJK)、海洋二所自主课题(JG1618,JG2008)、浙江省尖兵计划(2022C03044)、SOED自主课题(SOEDZZ2105)、国家自然科学基金(41606013,41506030,41876026)、浙江省自然科学基金(LR16D060001)、浙江省万人计划(2020R52038)等项目资助。

 

引用

Ma, X., Liu, A., Zhao, Q., Wang, B., Tian, D., Meng, Q., Zeng, D., Li, J., Huang, D., and Zhou, F. (2022): Temporal variation of summer hypoxia off Changjiang Estuary during 1997–2014 and its association with ENSO. Front. Mar. Sci. 9:897063. doi: 10.3389/fmars.2022.897063


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