论坛·点评

2023-01-05 19:12
海洋学研究 2022年2期
关键词:碳循环长江口河口

同行评议过程中审稿专家产生了很多创造性的、有学术价值的观点,相当于同行评议人与作者就其研究论点进行的学术探讨,但传统同行评议的过程不公开,导致读者无法对此过程进行学习,造成学术资源浪费。为促进学术交流,本刊特增设“论坛·点评”专栏,拟对已刊发的综述文章开放评议。第一期专栏刊登《长江口-浙江近海-邻近东海多学科长期观测计划(LORCE)专辑》中的3篇综述文章在审稿过程中产生的部分同行评议内容。对本刊已发表的综述文章所涉及的学科有兴趣的读者,可将评议内容发送到《海洋学研究》编辑部信箱(hyxyj@sio.org.cn),后续将选择性地刊登评议内容,同时对参与评议的学者实行减免版面费等奖励措施。

《长江口与东海陆架泥质沉积动力过程与环境效应:长期数据采集需求》

评议人:李炎,厦门大学环境科学研究中心教授,《长江口-浙江近海-邻近东海多学科长期观测计划(LORCE)专辑》特约主编,主要从事河口海岸学/海洋遥感研究。

与前几年关于“学术共同体模型”的呼吁一样,作者呼吁在长江口建立“学术共同体数据采集系统”。作者所追求的是地球系统科学:地球系统变化的影响与后果以及地球系统未来变化预测的科学任务。1988年美国NASA咨询委员会提出了地球系统科学的四大研究方法:(1)观测;(2)理解;(3)模拟;(4)预测。一代地学工作者借“全球变化”的人类命运共同体需求,一直在政府力量引导下,艰难地推动“完全与开放”科学数据共享决策和“大循环”的数据共享道路。同一阶段发展的基因测序技术,借助人类基因组会战的第一推动,以“基因银行”形式,健康地发展出了学术-市场共同体下,另一种“完全与开放”科学数据共享决策和“大循环”的数据共享道路。对于河口沉积动力过程主题,特别是作者关注的河口泥沙库和有机物库行为,究竟用“全球变化”模式?还是“基因银行”模式?是个值得思辨的问题。

以预测为目标的海洋动力数值模型及其支撑观测系统,成功案例多针对海啸、风暴潮、环流等海洋强信号,而针对诸如海面温度、海洋热容量、海平面高度等弱信号的长期累积效应,不确定性很大,以致几乎动员全球十几个顶尖实验室的全球暖化数值预测结果,至今还遗留相当的不确定性。正如作者文稿中提到的,描述长江河口泥沙库和有机物库行为的数值模型,关注的都是其水层现存量的1%量级弱信号的长期累积效应,想要降低不确定性,困难很大,显然不能照搬海洋动力数值模型及其支撑观测系统的框架。

河口沉积动力过程预测的出路在哪里?回顾沉积学的发展历史,沉积层序中的生物地球化学要素分配(或同位素分馏)中,一类强累积信号的分析一直处于学者个体独立解释状态。如果能够引入“基因银行”模式,建立学术共同体“层序银行”,利用“全球变化”模式(高质量基准站同化的数值模型),加上人工智能工具,组织“层序银行”支持下的水层与沉积层比对与站位不确定性分析,可否发展面向河口系统状态评估与体制转换预测的学术-市场共同体?

作者的综述,组织虽然不那么聚焦,但已经涉及了读者感兴趣的学科发展方向问题。

评议人:杨守业,同济大学海洋与地球科学学院教授,主要从事东亚主要河流与边缘海沉积地球化学研究。

该文概述了长江口和东海陆架泥质沉积的研究进展,提出未来沉积动力过程和环境研究的可能问题以及对高质量观测数据的迫切需求。总体来看,论文对于指导将来长江口和陆架泥质沉积研究非常有意义,对于海底观测网建设的科学目标确立、海洋碳循环在碳中和国家目标中的作用研究也有指导意义。

评议人:刘健,青岛海洋地质研究所研究员,主要从事海岸带-陆架区第四纪沉积地质、层序地层、古环境演化和环境磁学研究。

该文在阐述海洋观测站网现状和未来趋势、分析长江口及邻近海域的沉积动力学调查研究现状的基础上,对东海内陆架泥质沉积的3个主要前沿方向和科学问题进行了深入思考和阐述,并由此提出了开展不同类型的海洋沉积动力学观测的需求,探讨了新型观测系统对解决学科前沿问题的作用。论文对我国海岸带海洋沉积动力学今后的发展提出了重要的努力方向,对于提升观测系统的针对性有重要的指导意义。

《河流-河口-近海连续体碳循环研究进展》

评议人:李炎。

作者以切萨皮克湾和长江为例,清晰地回顾了河流-河口-近海连续体碳循环研究的理论研究与观测体系现状,有利于涉及该领域的年轻人了解学科前沿,具有发表价值。但作者在聚焦“系统观测-遥感反演-数值模拟结合是认知连续体碳传输过程与调控机制”的章节中,对遥感和数模过于倚重,可能误导年轻人。建议详实陈述其优点和缺点后,留给读者去评价。目前河口水体的可遥感参数仍是表层水温、叶绿素、浊度和CDOM,若套用大洋的一般替代变量的方式,经验性地估算pCO2,误差相当大。另外,河流生态动力学模型或海洋生态动力学模型,这两类生态系统的物质与能量传递函数差异很大,河口又是陆海两类生态系统碰撞的前沿,其连续方程和能量方程的约束条件过于复杂,一般只能用于过程复盘,而无法进行通量评估。故本人比较推荐运用海洋化学擅长的碳酸盐系统理论和生源元素化学计量学方法,找到可以反映季节性甚至年际变化的碳循环低频组分提取方法,直接实现碳通量的低通分析。另一个方向,就是运用沉积学的方法,分析河流-河口-近海连续体碳循环相带及其功能组合,以此与地质时期碳埋藏体沉积相进行比较分析。

评议人:高众勇,自然资源部第三海洋研究所研究员,主要从事海洋化学、海洋碳循环、海洋酸化方面的研究。

河口海岸带是一个过程复杂而又对碳循环影响重大的区域,将河流-河口-近海作为一个连续体来深入研究河口海岸带发生的复杂过程和规律及其对碳收支的总体贡献,是一个好的视角与概念,很有价值。对于这个连续的过程与作用,值得深入地比较、分析及探讨。该文章综合了目前全球典型河口区域的研究结果,所得到的进展结论及其规律对于海洋学及碳循环的研究是一个有益的借鉴,具有参考价值。文章总体而言值得肯定。

《长江口及邻近海域底层水体低氧物理机制的研究进展》

评议人:李炎。

该文对东海缺氧过程发展历史以及影响的主要物理因子进行回顾性分析,给出了较为清晰的图像,具有参考和启发价值。

河流主控型边缘海的物理系统状态转换,一般比生态系统状态转换低阶。溶解氧是水生生态系统代谢循环状态的一个重要指标,系统性缺氧说明生态与生境的匹配出了问题,需要尽力调整。地质历史上常见的碳埋藏调整:如盐沼高等植物的煤埋藏、水生藻类植物的石油埋藏,都是在缺氧盆地中发育的。因此,在对低阶的、线性的物理因子影响规律进行分析的基础上,能否对物理-生态联合影响下的高阶的、非线性的过程及其特征性的调整进行引导性的讨论?比如图8中,当层化强度超过5时,耗氧率就受到抑制。此时的缺氧盆地发育过程,生原元素比值、沉积有机碳、稳定同位素分馏比等生物地球化学指标,以及生态动力学模型各速率参数究竟有什么伴随性变化等,值得作者适当引导。

评议人:范代读,同济大学海洋与地球科学学院教授,主要从事长江口海岸带侵蚀与缺氧对全球变化与人类活动的响应研究。

该文对一百多篇文献进行综述,主要从引发长江口缺氧的动力机制、长期变化,以及与浙江近海低氧的联系和差异等方面进行重点介绍,条理比较清晰,可增进对东海缺氧物理机制的理解,但还有进一步完善的空间。

评议人:赵亮,天津科技大学海洋与环境学院教授,主要从事浅海动力学、海洋生态动力学和海洋数值模型研究。

该文综述了东海水体缺氧物理机制的相关研究进展,对东海低氧,特别是长江口低氧区的研究和认识有重要价值。长江冲淡水带来的层化位置的变化与高营养盐输入带来的藻华发生位置的匹配应该是低氧发生位置变化的重要原因之一;“台湾暖流输入的底层低氧水含有高比例的磷酸盐,虽浓度小但其通量巨大,补充了该海域营养盐的结构”,这里应该是台湾暖流输入的变化,会改变而不是补充长江口海域的营养盐结构;作者在论述长江口水体溶解氧的长期变化时,需要提醒读者,对于低氧的很多观测认识可能会受到事件性过程的影响,这点在讨论长期变化的时候应该格外注意。

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