1、观测平台建设规划
本站包括分站(基地)、岸基平台和海上平台组成的固定观测站点以及系列断面,从生态系统理念出发,融合了业务化观测和科学研究观测,建立了一个网络化观测布局,更科学合理的提供对缺氧酸化等前沿问题的观测能力,涵盖卫星、浮标、海床基、地波雷达和岸基等多种类型观测方式。区域上,以长江口为中心,覆盖长江南北两侧江苏南部沿海、浙江沿海,并可辐射邻近东海。以海洋二所的卫星海洋环境动力学国家重点实验室为主进行科学前沿问题设计,以业务化中心为科技成果转化基地、科学观测试验场所,并推动四个分站人员的融合交流,提升野外观测站的科学观测功能。
(1).加强观测平台的生态观测功能,提升第一手资料获取能力
观测平台以四大分站为基础,每个分站强化区域特色。南通分站主要关注长江冲淡水北上沿岸扩展趋势以及江苏沿岸水与长江冲淡水的混合,重点监测河口、潮滩等生态系统变化。舟山分站和宁波分站为核心,主要关注长江中上游输入河口近海物质的通量与结构及其迁移转化过程,重点监测河口、岛屿与上升流系统变化及其对人类活动与气候变化的响应。温州分站主要关注长江污染物跨境传递以及气候变化对本海域的影响,重点监测河口与陆架生态系统变化。长江口综合观测断面,从河口至中陆架,周期性地获取本海域长期变化信息。
(2).加强平台系统整合,提升观测资料服务缺氧酸化等前沿科学研究能力
夯实水文气象为基础的海洋环境实时监测能力,发展富营养化、有害藻华、缺氧以及内源性酸化为主的海洋生态异常状态的监测能力,综合开展航空航天遥感、长期野外定点、生态浮标潜标、航次断面调查、地波雷达等“空-天-地-海”一体化观测手段,构建长江入海河口、邻近岛屿海域和陆架海域的物理、生物、化学和沉积等综合观测体系。
建设发展由卫星海洋环境动力学国家重点实验室进行科学引领,以业务化海洋观测站为科技成果的转化应用对象、自主集成仪器装备的试验平台,实行优势互补的深度融合,为探索科学、技术、应用相结合的体制机制创新提供示范。
(3).长期观测数据集和样品库建设
以长江口、东海关键断面为基础,构建水文、气象、生态的连续观测数据集。以富营养化为目标,构建营养盐长期变化数据集,建立富营养化评估综合指标。围绕水体缺氧,构建缺氧历史资料数据库,构建缺氧灾害性季节事件的统计预测模型。围绕有害藻类高发区域,积累和建设赤潮藻与微藻数据库,并推动与中国香港、中国台湾地区,以及日、韩、泰、美、德,海上丝绸之路沿线国家的样本交流,建立广泛的国际合作网络。
2、科学研究设想
(4).富营养化和有害藻华研究并揭示缺氧和酸化的生物基础
针对长江口和东海的季节性典型赤潮(绿藻)现象,研究典型赤潮藻(如硅藻的中肋骨条藻,甲藻的东海原甲藻和米氏凯伦藻、大型藻类的浒苔、马尾藻等)等目标,以实验生态学、现场观测学等手段研究藻华爆发机理及其生态效应的研究。以海洋动力学与生态学相结合,研究藻华爆发后有机质的迁移和藻华扩散机理。研究各藻类在孕育-爆发过程中的水体反射光谱特征及其变化规律,探索不同阶段赤潮遥感探测技术和方法,建立赤潮水体反射光谱反演赤潮的算法。基于典型赤潮状态与水体反射光谱间量化关系,研究赤潮状态参数遥感探测可行性及其方法,尝试利用海洋水色卫星的遥感数据开展应用研究。揭示海洋缺氧以及内源性海洋酸化的有机质补充机制。
(5).缺氧、酸化的物理-生物耦合过程和机理
研究东海缺氧发生全过程及其与冲淡水、跃层和长江羽状锋发展变化的联动机制。通过夏季投放浮标–潜标结合系统,连续观测水体温、盐、密、溶解氧、各类营养盐和浮游植物的垂向结构,配合原位试验,为东海缺氧三维数值模拟建立验证资料,合理化模型中的浮游植物初级生产和溶解氧动力的参数化方案。
以浮标剖面观测资料直接观测缺氧的连续演变过程,以长期积累提高厄尔尼诺等异常气候对缺氧影响的理解,有效提高对缺氧动力学的物理–生物耦合机制的理解,结合实施一系列数值敏感性实验,统计分析影响东海缺氧(包括溶解氧浓度、低氧区位置、面积)演变的关键机理,提高对东海缺氧研究水平。
(6).海洋生态环境变化趋势评估和生态保护管控的策略研究
在气候变化和人类活动等叠加压力影响下,我国长江河口、舟山岛礁及邻近海域均面临着生境退化、生物多样性减少、生态灾害频发等问题,严重威胁海洋健康。基于野外站的物理、生物、化学等要素长期时间观测数据集,建立比较概念模型、统计模型,评估人类活动对本海域营养盐浓度和结构的长期变化、藻类种类和结构变化的影响;研究洪涝、干旱、高温等极端气候事件和台风等极端天气过程对海洋生态系统的影响及其传递过程;开展海洋适应性管理措施研究,评估不同管理措施对河口近海生态环境可持续发展的作用途径及其有效性。