定点浮标监测平台技术及生地化过程研究支撑

应用基础类

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倪晓波、王奎、宣基亮、曾定勇、李德旺、周锋

应对近海高密度渔业活动以及典型缺氧现象，研发成功了近海底层缺氧长期原位观测平台和技术，开发了防渔业拖网多参数观测平台，在国内率先开展了针对长江口缺氧灾害的长期连续原位观测，提高了多学科综合参数获取的有效性和安全性2009-2018年平台在黄海、东海和南海应用30站次以上，最长单次连续观测101天。获得发明专利成果4项（倪晓波等. 原位培养系统及其使用方法， ZL 201610335478.9；倪晓波等，一种近海海洋监测平台的布放方法，ZL 2014 1 0587083.9；倪晓波等，近海海洋跃层水质实时监测系统，ZL 2013 1 0114264.5；王奎等，一种防生物附着的海水营养盐在线预过滤装置，ZL201610565784.1）。

该浮标系统成果获取了2009年夏季长达101天的多学科观测资料，并捕获了台风前后两次缺氧爆发过程，提出了台风强混合对缺氧的双重作用假说，既台风一方面通过强混合缓解了第一次缺氧，随后又通过向上层补充营养盐的方式助长了第二次缺氧。论文以第一作者发表在著名国际期刊上[Ni, X. B. and D. J. Huang, et al. (2016). "The impact of wind mixing on the variation of bottom dissolved oxygen off the Changjiang Estuary during summer." Journal of Marine Systems 154, Part A: 122-130.]。

该浮标平台成功集成了二氧化碳分压传感器(SAMI)和营养盐原位自动分析仪(Ecolab2)，在长江口海区的盐度锋面区，揭示了2013年夏季长江冲淡水输送引起藻华的两次连续过程，均导致溶解氧升高，营养盐、二氧化碳分压降低。过程中揭示了第二次藻华期间存在明显的硅酸盐吸收，从而指示硅藻的大量生长。获取的溶解氧浓度时间序列，经温度盐度校正和海气界面通量校正，成功估算出了真光层净生产力和呼吸速率，表明藻华过程真光层净生产力显著升高，暗示向底部水体输送大量新鲜有机质。论文以第一作者发表在国际知名期刊[Wang et al., 2018. Organic matter degradation in surface sediments of the Changjiang estuary: evidence from amino acids, Science of The Total Environment]上。

同时利用浮标时间序列数据揭示了复杂过程对长江口海-气二氧化碳通量的影响。长江口高时间分辨率浮标观测结果表明该海域海表二氧化碳分压(pCO2)及其它生物地球化学参数具有强烈的短时间尺度变化。表层 pCO2 的下降过程均伴随水体层化、高叶绿素a以及溶解氧过饱和现象，表明浮游植物旺发对表层pCO2的强烈影响，质量守恒模型结果表明浮游植物旺发贡献了超过一半的pCO2下降值；秋初大风事件导致混合层加深，表层pCO2迅速升高，垂直混合贡献了超过一半的pCO2升高值。另外，由于长江口pCO2强烈的短时间尺度变化，采样频率可能会对长江口海-气二氧化碳通量计算结果产生较大影响。论文以第一作者发表在国际知名期刊[Wang et al., 2018. Real-time monitoring of nutrients in the Changjiang Estuary reveals short-term nutrient-algal bloom dynamics, Journal of Geophysical Research: Oceans]上。