近日，卫星海洋环境动力学国家重点实验室田娣博士以第一作者在国内期刊Journal of Oceanology and Limnology发表了黑潮营养盐和溶解氧输入对夏季长江口缺氧的影响。研究合作的团队成员有周锋研究员、张翰副研究员、马晓博士以及我所高端海星学者张文彦研究员和郭新宇教授。

黑潮向东海陆架内或向外的交换通量是其净交换通量的10倍左右，多年平均的净交换约为1.5Sv，但是有较明显的年际变化，对东海生态环境影响巨大。本任务在已构建的覆盖了黄渤东海的BYES24bio模型（ROMS和CoSiNE在线耦合模拟）基础上，确定了基准模拟结果（Ref-run），然后开展了几组敏感性数值试验：K-O125（黑潮和台湾海峡水的溶解氧通量增加25%）、K-O75（黑潮和台湾海峡水的溶解氧通量降低25%）、K-O150（黑潮和台湾海峡水的溶解氧通量增加50%）、KE-O125（黑潮的溶解氧通量增加25%，即台湾以东）、KE-O75（黑潮的溶解氧通量降低25%）、K-N125（黑潮和台湾海峡水的硝酸盐通量增加25%）、K-N75（黑潮和台湾海峡水的硝酸盐通量降低25%）、K-P125（黑潮和台湾海峡水的磷酸盐通量增加25%）、K-P75（黑潮和台湾海峡水的磷酸盐通量降低25%）、K-Si125（黑潮的硅酸盐通量增加25%）、K-Si75（黑潮和台湾海峡水的硅酸盐通量降低25%），具体情况如表 1所示。

根据数值试验的结果，对长江口缺氧的影响程度而言，黑潮的物质输运的作用从大到小排列的顺序是：溶解氧浓度>磷酸盐>硝酸盐>硅酸盐。以溶解氧、磷酸盐、硝酸盐、硅酸盐通量增加25%为例，长江口最大缺氧面积约减少80%，增加30%，20%，1%。通过平流和扩散等水动力过程，黑潮携带的溶解氧水平直接影响东海溶解氧浓度水平，包括长江口缺氧发生的范围、缺氧发生的持续时间和缺氧强度（以最小溶解氧浓度表征），但对局地生地化过程的影响很小。相对于黑潮的影响，台湾海峡溶解氧输入的影响可忽略不计。除水动力过程外，黑潮硫酸盐和硝酸盐通量变化还显著影响局地生地化过程，如近岸浮游植物生长。

该研究表明，夏季长江口溶解氧对以黑潮为主的海源物质输入变化的敏感性可能超过了对以长江为主的陆源物质输入的响应敏感性。特别是在气候变化背景下，全球开阔大洋溶解氧浓度将会有所降低，如在RCP8.5情境下，21世纪末大洋溶解氧浓度预计约下降25%，将加剧东海缺氧发生，因此要重视外海和气候变化对缺氧的影响。

表1 敏感性数值试验设计

图1 不同溶解氧试验中东海年最小溶解氧浓度空间分布。实线代表溶解氧浓度为3.0 mg/L；（a–c）中黑色实线为基准模拟，红色为相应敏感性试验；（d–e）中黑色实线分别为K-O125和K-75试验，红色分别为KE-O125和KE-75试验

图2 不同营养盐试验中东海年最小溶解氧浓度空间分布。实线代表溶解氧浓度为3.0 mg/L；（a–f）中黑色实线为基准模拟，红色为相应敏感性试验

引用：Tian Di, Zhou Feng, Zhang Wenyan, Zhang Han, Ma Xiao and Guo Xinyu, 2021. Effects of dissolved oxygen and nutrients from the Kuroshio on hypoxia off the Changjiang River estuary. Journal of Oceanology and Limnology. doi:10.1007/s00343-021-0440-3.