撰稿：郑有昌

　　      审定：王春在　　 

　　近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）冯洋研究员团队通过构建“流域-河口-近海”连续体模式，探讨了季节性风场转变对典型河口美国切萨皮克湾(Chesapeake Bay)缺氧区的影响机制，相关研究成果以博士生郑有昌为第一作者，冯洋研究员为通讯作者发表在国际期刊Progress in Oceanography上。

　　众所周知，绝大部分的海洋生物均需依赖溶解氧来维持生命，因此海洋一旦缺氧（小于2mg/L）亦或是氧气耗尽将会对海洋生物的生存环境带来巨大危害。受人类活动和气候变化的影响，近年来全球大洋以及近岸水体的溶解氧均呈现不同程度的降低，在全球400多处沿岸河口-海洋系统中发现了水体缺氧问题。早在20世纪30年代，切萨皮克湾的缺氧状态环境就已被观察到，并在20世纪50年代末和60年代初变得更加普遍和广泛。在过去的二十年里，人们对切萨皮克湾的缺氧问题进行了广泛的研究，证实了缺氧的程度和持续时间与总氮(TN)负荷呈正相关。自20世纪80年代以来，美国清洁水法(the US Clean Water Act)的实施导致总氮(TN)负荷略有下降，但切萨皮克湾的缺氧区体积仍在继续增加。基于观测数据分析发现除了营养负荷外，季节性风场持续时间和切萨皮克河口缺氧区体积存在很强的相关性，但尚未对其影响机制进行深入探讨

　　针对这一科学问题，冯洋研究员课题组在美国切萨皮克湾构建的“流域-河口-近海”连续体模式DLEM-ChesROMS-ECB（图1）上，通过情景分析实验，发现春季长时间的东北风促进了耗氧物质从河流出口向入海口的输送，增强了水体呼吸耗氧量，这导致夏季更大缺氧面积的发生。夏季，相比于南风，更长时间的东北风将河流淡水限制在西岸，增强了水体的垂直混合，故而阻碍了缺氧的发生。除上述物理过程外，生物过程对物理过程的反馈作用不可忽视，垂直混合增强了光的有效性及底部营养盐的可获性，导致更多的营养盐被浮游植物吸收，底部浮游植物光合作用产氧量可抵消60%水体呼吸消耗掉的氧，减缓了缺氧现象的发生。

　　该研究有助于在不断变化的气候环境中制定适当的营养盐管理策略以减缓缺氧区的增长及其对生态系统的危害。

　　图1：美国切萨皮克河口“流域-河口-近海”连续体模式DLEM-ChesROMS-ECB

　　图2：夏季持续南风造成的切萨皮克河口沿最深水深剖面的溶解氧浓度值(上)及持续东北风和南风下溶解氧浓度的差值(下)

　　本研究获得了南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、国家重点研发计划项目课题、热带海洋环境国家重点实验室自主部署项目、热带海洋环境国家重点实验室开放课题等的资助。

　　相关论文信息：Zheng, Y., Huang, J., Feng, Y*., Xue, H., Xie, X., Tian, H., Yao, Y., Luo, L., Guo, X., Liu, Y., 2024. The effects of seasonal wind regimes on the evolution of hypoxia in Chesapeake Bay: Results from a terrestrial-estuarine-ocean biogeochemical modeling system. Progress in Oceanography, 222,.

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.pocean.2024.103207