|
研究背景 烟台—威海北部是山东省海洋牧场分布最为密集的区域之一，是重要的贝、藻生态园区，主要经济品种行动能力弱，对海水溶解氧浓度的变化极为敏感。该海域生态环境的一个显著特点是夏季底层海水溶解氧浓度偏低，个别年份甚至出现低氧，在历史上曾导致严重的经济和生态损失。但是前人对此研究较少。观测发现该海域夏季海水溶解氧浓度存在垂向最小值层，厘清其时空变化特征和影响机理具有重要意义。 研究思路 使用多参数水质仪于2020年夏季对烟台—威海北部近海的水文、生态环境要素进行了航次观测，站点分布如图1所示，要素包括海水温度、盐度、压强、溶解氧浓度、pH和叶绿素浓度。计算得到海水的饱和溶解氧浓度和表观耗氧量。计算得到浮力频率平方，以表征海水密度层结强度。 基于观测数据和计算量分析海水溶解氧浓度垂直分布最小值的月变化和空间分布，探讨层结、生物地球化学过程等的影响。 研究结果 观测结果显示，夏季烟台—威海北部近海海水溶解氧浓度垂向分布的最小值存在显著的月变化和空间分布。从6月至8月，海水溶解氧浓度不断减小，垂向结构亦存在显著变化，垂向分布的最小值仅存在于7月。 图2给出了7月份海水溶解氧浓度沿两个断面的空间分布，其最显著特征是在外海区域存在氧最大值层，而在近岸区域存在氧最小值层。沿东、西两断面，海水溶解氧浓度垂向分布最小值的空间分布稍有不同。在东断面，海水溶解氧浓度垂向分布的最小值在空间上较为集中，存在于37°37ʹN以南的近岸站位。而在西断面，海水溶解氧浓度垂向分布的最小值在空间上较为分散。海水溶解氧浓度垂向分布的最小值从外海向近岸方向减小。底层海水溶解氧浓度与溶解氧浓度最小值的差于双岛湾邻近海域最大。 本文继续探讨了海水层结和生物地球化学过程对溶解氧浓度垂向分布最小值形成的影响，如图3所示。结果表明，夏季研究海域溶解氧浓度垂向分布最小值的形成主要受密度层结和生物地球化学耗氧过程的影响。一方面，溶解氧浓度垂向分布最小值存在于密度层结以下，说明密度层结可极大抑制溶解氧的垂向湍流扩散，从而减少密度层结以下海水溶解氧的来源；另一方面，氧最小值层与pH最小值层的空间分布基本一致，说明溶解氧的减少伴随着海水酸化，主要受生物呼吸耗氧和有机物分解耗氧等过程的影响。 结论 本文首次分析了烟台—威海北部海洋牧场及邻近海域海水溶解氧浓度垂向分布最小值的时空变化和影响因素。溶解氧浓度垂向分布的最小值主要存在于7月的近岸海域，且于双岛湾邻近海域最为显著。各影响因素中，密度层结是其形成的必要条件，但不是主导因素，生物地球化学耗氧过程是影响其形成的重要过程。未来还需继续结合高时空分辨率观测和耦合数值模式定量研究不同过程和因素的贡献。
图1 2020年夏季烟台—威海北部航次观测站位分布图
图2 2020年7月海水溶解氧浓度观测
图3 2020年7月不同影响因素的空间分布 本文作者：孙利元，刘子洲，丁金强，翟方国，顾艳镇 第一作者： 孙利元(1980—), 男, 山东招远人, 高级工程师, 主要研究方向为海洋牧场、渔业资源增殖, E-mail: heroland80@ 163.com 通信作者：翟方国(1983—), 通信作者, 男, 山东潍坊人, 副教授, 主要从事海洋动力、生态与气候变化的研究, E-mail: gfzhai@ ouc.edu.cn
! ~1 P2 u8 A* O& ? | 
