海水中的溶解氧浓度是海洋生态系统健康度的重要指标。近年来，受人类活动和全球气候变化的影响，越来越多的海域出现低氧（溶解氧浓度 < 3 mg/L）现象。低氧形成的直接原因是溶解氧的消耗速率大于补充速率，持续一段时间后，溶解氧浓度低于阈值后，水体便进入低氧状态。低氧的形成不仅受多个物理、生物、化学过程的影响，而且是一段时间内的累积结果，明确某一海区低氧的发展变化特征、主要影响因素和形成机制还比较困难。
基于山东半岛北部养马岛近海低氧区内气象、水文连续观测数据，研究团队分析了该海域夏季底层水体溶解氧浓度的变化特征，揭示了持续的水体温度层化、大风过程和藻类暴发是影响该海区低氧过程的主要驱动因素。研究发现夏季该海域底层溶解氧并非一直处于低氧状态(< 3 mg/L)，而是呈现多个时间尺度的波动变化。持续存在的温度层化是导致底层溶解氧连续下降、形成低氧的主要因素。大风通过消除温度层化、促进底层低氧迅速恢复。研究还发现在养马岛海区这样的近海低氧区，大风对低氧的影响需要考虑风向，强南风在养马岛海区形成了强烈的上升流，深水区的冷水入侵减缓了低氧区温度层化的消失速度，因此强南风影响下底层低氧的恢复速度远小于强北风。通过叶绿素a和表层溶解氧浓度的异常，发现了一次持续7天的藻类暴发过程，以及该次藻类暴发导致的底层溶解氧的迅速下降和持续的严重低氧；这一发现为海洋浮游植物与低氧发生之间存在一定的因果关系提供了直接的证据，并指出低氧可发生在藻类暴发1-2周后。此外，本研究表明陆源营养盐输入是导致养马岛海区藻类暴发的一个主要原因，因此陆源营养盐的持续输入可能是该海区连续发生严重低氧的重要原因。本研究有助于进一步了解近海海域低氧的特征和成因，并为改善近海低氧问题提供理论支持。
相关成果发表在国际期刊Marine Environmental Research。中国科学院烟台海岸带研究所郑向阳助理研究员为论文第一作者，邢前国研究员为论文通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金委山东联合基金项目支持。
相关论文：
Zheng, Xiangyang, Hui Liu, Qianguo Xing, Yanfang Li, Jie Guo, Cheng Tang, Tao Zou, and Chawei Hou. "Key drivers of hypoxia revealed by time-series data in the coastal waters of Muping, China." Marine Environmental Research (2024): 106613.