海洋所研究揭示海水層化對西太平洋最小含氧帶結(jié)構(gòu)和范圍的影響機制
近日,中國科學院海洋研究所宋金明、袁華茂團隊在闡明海水層化對西太平洋最小含氧帶(OMZ)結(jié)構(gòu)和垂直范圍的影響方面取得新認識,對探析全球變暖背景下西太平洋生態(tài)環(huán)境變化具有重要意義,研究成果發(fā)表在國際學術(shù)期刊Marine Pollution Bulletin和Ecological Indicators上。
氣候變暖背景下,海洋低氧問題日趨嚴重,對全球海洋可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴重威脅。海洋低氧又分為近岸和大洋兩個維度,其中OMZ是大洋低氧問題的重要代表。然而,作為OMZ的主要分布區(qū)和對氣候變化最為敏感的區(qū)域之一,西太平洋一直缺乏對其結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)解析,也未見海水分層與OMZ結(jié)構(gòu)和范圍關(guān)系的探討。
研究團隊綜合西太平洋多個航次的調(diào)查結(jié)果,在重點解析該區(qū)域溫度、鹽度、密度等海水性質(zhì)參數(shù)的分層現(xiàn)象,明確OMZ的結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上,探討了海水分層對OMZ結(jié)構(gòu)和垂直范圍的影響。研究發(fā)現(xiàn),西太平洋存在顯著的“上部氧躍層-OMZ核心區(qū)-下部氧躍層” OMZ“三明治”結(jié)構(gòu)。研究指出,溫度、鹽度、密度等的垂直躍變主要對OMZ的上部氧躍層產(chǎn)生影響,即其上邊界受控于溫躍層和密度躍層,下邊界受控于高鹽區(qū)。溫躍層厚度與上部氧躍層的上邊界呈極顯著負相關(guān),溫躍層梯度與上部氧躍層梯度呈極顯著正相關(guān),表明溫度的升高加劇了海水的分層,不僅使氧躍層變淺,也增加了溶解氧分層的強度,從而促進了OMZ的擴張。在西太平洋溶解氧濃度整體較高,傳統(tǒng)閾值法難以準確界定OMZ范圍的背景下,研究基于海水性質(zhì)參數(shù)的躍變、水團與溶解氧的關(guān)系,重新定義了該區(qū)域的OMZ位于高鹽區(qū)下邊界與1000米水層之間溶解氧濃度較低的水層,并與上下層水體間存在顯著的溶解氧躍層。
研究系統(tǒng)剖析了西太平洋的OMZ的結(jié)構(gòu)特征和受控因素,首次明確了溫度、鹽度、密度等海水性質(zhì)參數(shù)的分層主要控制OMZ上部的氧躍層的深度,進而對其垂直范圍產(chǎn)生影響。不僅為全球變暖加劇西太平洋OMZ的擴張?zhí)峁┝擞辛ψC據(jù),而且為界定該區(qū)域OMZ的范圍提供了一種新的思路和方法,推動西太平洋OMZ的研究從現(xiàn)象觀測進入過程解析的新階段。
論文第一作者為中國科學院海洋研究所馬駿助理研究員,通訊作者為宋金明研究員和李學剛研究員。研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、嶗山實驗室項目等的支持。
論文信息:
Ma, J., Li, X., Song, J., Wang, Q., Wen, L., Xu, K., Zhong, G., Dai, J., Xing, J., Tian, D., 2023. Relationship and stratification of multiple marine ecological indicators: A case study in the M2 seamount area of the Western Pacific Ocean. Ecological Indicators 146, 109804. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109804
Ma, J., Li, X., Song, J., Wen, L., Wang, Q., Xu, K., Dai, J., Zhong, G., 2023. The effects of seawater thermodynamic parameters on the oxygen minimum zone (OMZ) in the tropical western Pacific Ocean. Marine Pollution Bulletin 187, 114579. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.114579

圖1 西太平洋OMZ結(jié)構(gòu)及影響因素解析

圖2 研究區(qū)域與參數(shù)垂直變化
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