2結(jié)果

圖3 12:00～12:15數(shù)據(jù)段滑動(dòng)平均濾波窗口選取示意圖

圖4 13:00～13:15數(shù)據(jù)段互相關(guān)校正圖

經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算得到的海流垂向流速、溶解氧濃度、水深、溫度及溶解氧通量數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5和表1。由于CTD安裝位置稍高，導(dǎo)致被海水淹沒(méi)前的"空采期"較長(zhǎng)，因此舍去了水深和水溫的前20min數(shù)據(jù)；另外CTD供電系統(tǒng)在13:40左右發(fā)生故障，因此水溫的后1h數(shù)據(jù)未在圖2-8中顯示，水深數(shù)據(jù)由ADV測(cè)量值代替補(bǔ)充。測(cè)量期間隨著潮水的上漲，水深變化范圍為0.3～2.8m，平均水深1.68m；水溫在近1.5h內(nèi)從17.58℃持續(xù)下降到16.82℃，據(jù)ADV溫度傳感器記錄數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)日下午14:00～17:00期間水溫依然在下降，但變化幅度極小，17:00時(shí)刻水溫為16.48℃。海流水平流速變化范圍為10.380～25.031cm/s，平均水平流速19.43cm/s；垂直流速變化范圍為0.012～0.686cm/s，平均水平流速為0.36cm/s。

圖5渦動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)序變化特征:(A)海流垂向速度;(B)溶解氧濃度;(C)水深;(D)水溫;(E)計(jì)算得到的溶解氧通量(正通量表示通量方向?yàn)閺某练e物指向上覆水)(誤差條代表標(biāo)準(zhǔn)差)

測(cè)量過(guò)程中，溶解氧濃度變化范圍為292.80 umol/L到248.13?mol/L。在測(cè)量初始階段，由于潮水上漲，測(cè)點(diǎn)逐漸被海水淹沒(méi)，溶解氧濃度快速下降。在12:10左右，溶解氧濃度出現(xiàn)小幅度回升，這可能是由于潮間帶沉積物在被海水淹沒(méi)之前暴露于空氣中，沉積物中的間隙水較少，因此溶解態(tài)的氧也相對(duì)較少，而漲潮后沉積物被海水覆蓋，沉積物間隙中的氧氣快速溶于海水，使溶解氧濃度增加。在此之后，溶解氧濃度隨著水深的增長(zhǎng)持續(xù)下降，這主要是由于測(cè)點(diǎn)位置固定不變，測(cè)點(diǎn)與海水-大氣界面距離逐漸擴(kuò)大，因此溶解氧濃度呈緩慢下降趨勢(shì)。在下午14:30后，水深達(dá)到2.5m，深度對(duì)溶解氧濃度的影響逐漸減弱，溶解氧濃度基本保持穩(wěn)定，穩(wěn)定值約為252.89?mol/L。

表1原位渦動(dòng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)詳細(xì)數(shù)據(jù)(括號(hào)內(nèi)為平均值)(正通量表示通量方向?yàn)閺某练e物指向上覆水)

表1給出了實(shí)測(cè)流速、水深、水溫、溶解氧濃度及溶解氧通量計(jì)算結(jié)果的具體數(shù)據(jù)。從中可以看出溶解氧通量存在明顯的規(guī)律性。在上午11:40到11:55的觀測(cè)初始階段，溶解氧通量為負(fù)值，這是由于在漲潮初期水深較淺，測(cè)點(diǎn)位置主要受到海水-大氣界面作用影響，近海面氧濃度顯著高于沉積物表層，造成了溶解氧自上而下向沉積物運(yùn)動(dòng)。在12:00到12:35這一時(shí)段，溶解氧通量轉(zhuǎn)為正值。如上文所述，漲潮后潮間帶沉積物被海水覆蓋，沉積物間隙中的氧氣快速溶于海水，使沉積物間隙溶解氧濃度增加，高于海水中氧濃度，形成了下高上低的濃度梯度分布。

此后，氧通量緩慢下降，逐漸由正值轉(zhuǎn)為負(fù)值，并在基本達(dá)到滿潮時(shí)開(kāi)始回升，重新變?yōu)檎?，最終達(dá)到+49.3±3.7 mmol/m2/d。這可能由幾種機(jī)制造成:首先，隨著潮水上漲，水深逐漸增大，測(cè)點(diǎn)與海水-大氣界面的距離擴(kuò)大，形成了從海水表面向下指向沉積物的垂向通量；其次，海流的作用造成了上高下低的氧濃度梯度。據(jù)Holtappels M等人研究表明，近岸海域中海流流速隨著距海底距離的增加而增長(zhǎng)，這種流速分布會(huì)破環(huán)近岸水體中原有的氧濃度梯度，產(chǎn)生或增強(qiáng)自上而下方向的溶解氧通量(見(jiàn)圖6)。

第三，當(dāng)水深達(dá)到2.5m左右時(shí)，海水-大氣界面作用對(duì)溶解氧濃度的影響逐漸減弱消失，測(cè)點(diǎn)位置水體環(huán)境基本保持穩(wěn)定。本次研究測(cè)區(qū)海底礫石和沉積物上長(zhǎng)有大量貽貝類和底棲藻類生物，底部藻類光合作用會(huì)生成大量的氧，形成自下而上的溶解氧通量。另外，滲透性砂質(zhì)沉積物在海流的反復(fù)沖刷過(guò)程中，不斷地被重置與翻新。氧和固態(tài)、溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)被向下帶入滲透性沉積物，增強(qiáng)了微生物的礦化作用，同時(shí)缺氧水被沖出沉積物混入上覆水。此時(shí)的砂質(zhì)沉積物便成為了生物催化作用的過(guò)濾器和催化劑，刺激了碳循環(huán)和氧循環(huán)的周轉(zhuǎn)，造成了較高的底棲氧通量值。

圖6近岸海流流速分布引起的垂向濃度梯度示意

為進(jìn)一步評(píng)估渦動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)和所得通量的質(zhì)量，分別對(duì)每個(gè)15min數(shù)據(jù)段(burst)進(jìn)行累加通量計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖7。累加通量的斜率代表了所測(cè)時(shí)間段內(nèi)的平均氧通量值，可以根據(jù)其升降趨勢(shì)評(píng)估計(jì)算的氧通量的細(xì)微變化。從圖中可以看出，在漲潮期的大部分時(shí)間內(nèi)，累加通量都沒(méi)有顯示出完美的線性趨勢(shì)，這表明研究站位的水動(dòng)力條件極度不穩(wěn)定。隨著海流流速的增長(zhǎng)，在不平坦的砂質(zhì)沉積物表面反復(fù)沖刷的海流引發(fā)的壓力差會(huì)在上層砂質(zhì)層中產(chǎn)生強(qiáng)勁的孔隙水流。下午14:30后接近滿潮時(shí)，累加通量開(kāi)始呈現(xiàn)較為線性的走勢(shì)，表明此時(shí)水動(dòng)力條件趨于穩(wěn)定，所測(cè)氧通量值對(duì)該時(shí)段真實(shí)氧通量具有很好的代表性。

圖7觀測(cè)過(guò)程中波動(dòng)的累加通量