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野外站概述 / Intro

长三角海洋生态环境国家野外科学观测研究站(简称长三角海洋生态野外站)由自然资源部第二海洋研究所、南通海洋环境监测中心站、宁波海洋环境监测中心站、温州海洋环境监测中心站联合组建。自然资源部长三角海洋生态环境野外科学观测研究站简介视频

地理位置:

野外站的组成包括舟山、南通、宁波和温州4个区域中心,观测站点包括嵊山岸基站及其综合观测生态(缺氧酸化)浮标、吕四岸基站及其火星沙水文气象平台、象山港岸基站及其海上断面、洞头岸基站及东瓯综合观测平台,以及大通和长江口周期性断面。

重要历程:

长三角海洋生态野外站的基础是原国家海洋局第二海洋研究所(海洋二所)于2009年在舟山外海开始组织的缺氧科学观测,主要是一个生态综合观测浮标、潜标以及长江口的若干断面组成。在此之前,海洋二所作为主要力量,参加了1999年启动的国家重点基础研究规划项目(973)中有关海洋生态的973项目“东、黄海生态系统动力学与生物资源可持续利用”,首席科学家是唐启升研究员,正进入预演阶段。我国第一次大面积缺氧的第一手资料就是在1999年8月的多学科航次中发现的,当年夏季底层水体溶解氧亏损的面积已经超过了1万平方公里(李道季等,2002)。其后,学者们根据长江流域污染趋势的分析,提出缺氧的大面积与长江流域污染排放增加有一定关联的观点(Li and Daler, 2004),河口沉积记录也认为流域输入的营养物质增加与河口缺氧有联系(冯旭文等,2006),而长江口富营养化的趋势也得到大量的数据支持(Zhou et al., 2008)。

2006年,唐启升院士主持的国家重点基础研究规划项目(973项目)“我国近海生态系统食物产出的关键过程及其可持续机理”将长江口缺氧作为一个专题进行研究,并在立项当年的2006年先后开展了6月、8月、10月三个缺氧航次,以及11月之后的东海陆架航次。当年的航次进一步发现了长江口外海缺氧季节性存在的现象,相关成果分别在2007年的第7届中国海洋与湖沼学会代表大会(周锋等,2007)和2008年中国海洋学会第三届青年海洋科学论坛做了陈述(周锋等,2008)。

2006~2007年启动的“我国近海海洋综合调查与评价专项”长江口专项围绕长江口重点区域进行了高分辨率观测。主要观测方式是大面调查和潜标,观测要素包括表层和底层的温度、盐度、浊度、各类营养盐、叶绿素和溶解氧等,期间也发现了长江低氧现象(国家海洋局第二海洋研究所,2008;李宏亮等,2011)。科学家们已经敏锐地察觉到了长江口底层水体的缺氧已成为海洋生态环境失衡的严重征兆之一(张莹莹等,2007;Wei et al., 2007;Chen et al., 2007)。2008年启动的科技部支撑项目“我国近海典型缺氧区业务化监测关键技术与示范研究”,2009年海洋二所主持实施的“我国近海海洋综合调查与评价专项”长江口新增调查研究项目,观测方式开始转向重点断面调查以及浮标和潜标相结合的方式。定点观测位于舟山东极岛,观测层数增加到表层和底层两层要素的同步观测,从而可以更好的了解底层溶解氧过程与水体层化过程的联系,并提出了强风混合对缺氧双重作用的科学假说(Ni et al., 2016)。海洋二所主持实施的海洋公益项目“富营养化污染实时速报和生态效应预警评估技术”(2011年)和“大河口邻近海域缺氧区灾害预警预报技术与业务化示范”(2012年)分别启动,重点放在时间序列观测(Ni et al., 2016)、在线监测(Wang et al., 2017)、遥感反演(Chen et al., 2014)以及发展数值模型(Zhou et al., 2017)对缺氧进行诊断研究等新技术上。

期间,包括海洋二所在内的众多国内外学者通过更多的观测航次和资料分析更全面地揭示了长江口缺氧现象,为全面了解长江季节性缺氧积累了丰富资料(邹建军等,2008;韦钦胜等,2010;周锋等,2010;Li et al., 2011; )。海洋二所科学家宁修仁研究员整理了多年历史资料,对长江口邻近海域逐渐下降的溶解氧浓度以及逐渐增大的缺氧区做了趋势线的分析(Ning et al., 2011)。也有科学家不同类型河口进行了对比,认为缺氧的发生可能是受多种因素共同影响,譬如地形、动力条件等(Zhang et al., 2010)。但是,世界上。根据多年观测的对比,对长江口缺氧复杂多变特征也有了更多的了解,学者认为长江口缺氧不仅季节性强(Wang et al., 2012),年际差异也很大(Zhu et al., 2011)。对长江口缺氧演变的时空演变复杂和驱动机制的多因子形成了系列推测(刘海霞等,2012;张哲等,2012; Zhang et al., 2017)。

根据国内外研究成果,长期观测对于全面认识缺氧的多尺度变化和长期发展趋势的作用仍然是不可或缺的。而海洋二所的长三角海洋生态野外站也正是过程研究的需要开始建设的。2009年,随着时间序列观测成为必要手段,海洋二所东极岛外海的缺氧浮标在海上连续工作了近3个月,在此期间先后发生了两次缺氧过程,因此也可以称这个站为缺氧时间序列站(Hypoxia Observation Time Series,简称HOTS),此后浮标转移至嵊山外海并持续至今。考虑到缺氧的空间分布范围较大,通常需要结合一定的大面或者断面调查才能获得缺氧分布的闭合范围。从宁修仁研究员等(2011)研究结果看,缺氧长期变化趋势可以从周期性断面的重复调查结果得到较好的展示,尤其是缺氧区东西方向上的变化代表长期演变趋势,而缺氧区南北方向上的变化多数是年际或者季节差异,由外海入侵的势力强度、季风松弛甚至台风影响等过程导致。因此,长三角海洋生态野外站的研究思路是在经费充足的情况下,尽可能获得缺氧空间分布的闭合范围,反之,则确保长江口重点断面观测结合浮标观测。在这种情况下,长三角海洋生态野外站从2009年开始较为成功地运行至今。

2019年,海洋二所与三个中心站达成共识,共同申报国家野外站。当前的长三角海洋生态野外站包括舟山、南通、宁波和温州4个区域中心,观测站点包括嵊山岸基站及其综合观测生态(缺氧酸化)浮标和重点断面、吕四岸基站及其火星沙水文气象平台、象山港岸基站及其重点断面、洞头岸基站及平台和重点断面,以及大通和长江口周期性断面。为叙述方便,海洋二所的观测站简称为科学观测站,业务中心的站位成为业务化观测站。

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图1 二所的成果

支撑条件:

野外站拥有种类齐全的仪器设备、较为完善的工作和生活设施,并建有较为完备的科研数据共享机制。野外站的人才队伍目前有50余名,其中国家级人才5名,省部级人才10余名。初步打造了一支包括物理海洋、海洋化学、海洋生物、海洋遥感、业务化海洋应用等复合型、交叉型人才梯队。

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图2 长三角海洋生态野外站的合作和分工