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論壇·點評

2023-01-05 19:12
海洋學(xué)研究 2022年2期
關(guān)鍵詞:碳循環(huán)長江口河口

同行評議過程中審稿專家產(chǎn)生了很多創(chuàng)造性的、有學(xué)術(shù)價值的觀點,相當(dāng)于同行評議人與作者就其研究論點進行的學(xué)術(shù)探討,但傳統(tǒng)同行評議的過程不公開,導(dǎo)致讀者無法對此過程進行學(xué)習(xí),造成學(xué)術(shù)資源浪費。為促進學(xué)術(shù)交流,本刊特增設(shè)“論壇·點評”專欄,擬對已刊發(fā)的綜述文章開放評議。第一期專欄刊登《長江口-浙江近海-鄰近東海多學(xué)科長期觀測計劃(LORCE)專輯》中的3篇綜述文章在審稿過程中產(chǎn)生的部分同行評議內(nèi)容。對本刊已發(fā)表的綜述文章所涉及的學(xué)科有興趣的讀者,可將評議內(nèi)容發(fā)送到《海洋學(xué)研究》編輯部信箱(hyxyj@sio.org.cn),后續(xù)將選擇性地刊登評議內(nèi)容,同時對參與評議的學(xué)者實行減免版面費等獎勵措施。

《長江口與東海陸架泥質(zhì)沉積動力過程與環(huán)境效應(yīng):長期數(shù)據(jù)采集需求》

評議人:李炎,廈門大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究中心教授,《長江口-浙江近海-鄰近東海多學(xué)科長期觀測計劃(LORCE)專輯》特約主編,主要從事河口海岸學(xué)/海洋遙感研究。

與前幾年關(guān)于“學(xué)術(shù)共同體模型”的呼吁一樣,作者呼吁在長江口建立“學(xué)術(shù)共同體數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。作者所追求的是地球系統(tǒng)科學(xué):地球系統(tǒng)變化的影響與后果以及地球系統(tǒng)未來變化預(yù)測的科學(xué)任務(wù)。1988年美國NASA咨詢委員會提出了地球系統(tǒng)科學(xué)的四大研究方法:(1)觀測;(2)理解;(3)模擬;(4)預(yù)測。一代地學(xué)工作者借“全球變化”的人類命運共同體需求,一直在政府力量引導(dǎo)下,艱難地推動“完全與開放”科學(xué)數(shù)據(jù)共享決策和“大循環(huán)”的數(shù)據(jù)共享道路。同一階段發(fā)展的基因測序技術(shù),借助人類基因組會戰(zhàn)的第一推動,以“基因銀行”形式,健康地發(fā)展出了學(xué)術(shù)-市場共同體下,另一種“完全與開放”科學(xué)數(shù)據(jù)共享決策和“大循環(huán)”的數(shù)據(jù)共享道路。對于河口沉積動力過程主題,特別是作者關(guān)注的河口泥沙庫和有機物庫行為,究竟用“全球變化”模式?還是“基因銀行”模式?是個值得思辨的問題。

以預(yù)測為目標(biāo)的海洋動力數(shù)值模型及其支撐觀測系統(tǒng),成功案例多針對海嘯、風(fēng)暴潮、環(huán)流等海洋強信號,而針對諸如海面溫度、海洋熱容量、海平面高度等弱信號的長期累積效應(yīng),不確定性很大,以致幾乎動員全球十幾個頂尖實驗室的全球暖化數(shù)值預(yù)測結(jié)果,至今還遺留相當(dāng)?shù)牟淮_定性。正如作者文稿中提到的,描述長江河口泥沙庫和有機物庫行為的數(shù)值模型,關(guān)注的都是其水層現(xiàn)存量的1%量級弱信號的長期累積效應(yīng),想要降低不確定性,困難很大,顯然不能照搬海洋動力數(shù)值模型及其支撐觀測系統(tǒng)的框架。

河口沉積動力過程預(yù)測的出路在哪里?回顧沉積學(xué)的發(fā)展歷史,沉積層序中的生物地球化學(xué)要素分配(或同位素分餾)中,一類強累積信號的分析一直處于學(xué)者個體獨立解釋狀態(tài)。如果能夠引入“基因銀行”模式,建立學(xué)術(shù)共同體“層序銀行”,利用“全球變化”模式(高質(zhì)量基準(zhǔn)站同化的數(shù)值模型),加上人工智能工具,組織“層序銀行”支持下的水層與沉積層比對與站位不確定性分析,可否發(fā)展面向河口系統(tǒng)狀態(tài)評估與體制轉(zhuǎn)換預(yù)測的學(xué)術(shù)-市場共同體?

作者的綜述,組織雖然不那么聚焦,但已經(jīng)涉及了讀者感興趣的學(xué)科發(fā)展方向問題。

評議人:楊守業(yè),同濟大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院教授,主要從事東亞主要河流與邊緣海沉積地球化學(xué)研究。

該文概述了長江口和東海陸架泥質(zhì)沉積的研究進展,提出未來沉積動力過程和環(huán)境研究的可能問題以及對高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)的迫切需求??傮w來看,論文對于指導(dǎo)將來長江口和陸架泥質(zhì)沉積研究非常有意義,對于海底觀測網(wǎng)建設(shè)的科學(xué)目標(biāo)確立、海洋碳循環(huán)在碳中和國家目標(biāo)中的作用研究也有指導(dǎo)意義。

評議人:劉健,青島海洋地質(zhì)研究所研究員,主要從事海岸帶-陸架區(qū)第四紀沉積地質(zhì)、層序地層、古環(huán)境演化和環(huán)境磁學(xué)研究。

該文在闡述海洋觀測站網(wǎng)現(xiàn)狀和未來趨勢、分析長江口及鄰近海域的沉積動力學(xué)調(diào)查研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對東海內(nèi)陸架泥質(zhì)沉積的3個主要前沿方向和科學(xué)問題進行了深入思考和闡述,并由此提出了開展不同類型的海洋沉積動力學(xué)觀測的需求,探討了新型觀測系統(tǒng)對解決學(xué)科前沿問題的作用。論文對我國海岸帶海洋沉積動力學(xué)今后的發(fā)展提出了重要的努力方向,對于提升觀測系統(tǒng)的針對性有重要的指導(dǎo)意義。

《河流-河口-近海連續(xù)體碳循環(huán)研究進展》

評議人:李炎。

作者以切薩皮克灣和長江為例,清晰地回顧了河流-河口-近海連續(xù)體碳循環(huán)研究的理論研究與觀測體系現(xiàn)狀,有利于涉及該領(lǐng)域的年輕人了解學(xué)科前沿,具有發(fā)表價值。但作者在聚焦“系統(tǒng)觀測-遙感反演-數(shù)值模擬結(jié)合是認知連續(xù)體碳傳輸過程與調(diào)控機制”的章節(jié)中,對遙感和數(shù)模過于倚重,可能誤導(dǎo)年輕人。建議詳實陳述其優(yōu)點和缺點后,留給讀者去評價。目前河口水體的可遙感參數(shù)仍是表層水溫、葉綠素、濁度和CDOM,若套用大洋的一般替代變量的方式,經(jīng)驗性地估算pCO2,誤差相當(dāng)大。另外,河流生態(tài)動力學(xué)模型或海洋生態(tài)動力學(xué)模型,這兩類生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與能量傳遞函數(shù)差異很大,河口又是陸海兩類生態(tài)系統(tǒng)碰撞的前沿,其連續(xù)方程和能量方程的約束條件過于復(fù)雜,一般只能用于過程復(fù)盤,而無法進行通量評估。故本人比較推薦運用海洋化學(xué)擅長的碳酸鹽系統(tǒng)理論和生源元素化學(xué)計量學(xué)方法,找到可以反映季節(jié)性甚至年際變化的碳循環(huán)低頻組分提取方法,直接實現(xiàn)碳通量的低通分析。另一個方向,就是運用沉積學(xué)的方法,分析河流-河口-近海連續(xù)體碳循環(huán)相帶及其功能組合,以此與地質(zhì)時期碳埋藏體沉積相進行比較分析。

評議人:高眾勇,自然資源部第三海洋研究所研究員,主要從事海洋化學(xué)、海洋碳循環(huán)、海洋酸化方面的研究。

河口海岸帶是一個過程復(fù)雜而又對碳循環(huán)影響重大的區(qū)域,將河流-河口-近海作為一個連續(xù)體來深入研究河口海岸帶發(fā)生的復(fù)雜過程和規(guī)律及其對碳收支的總體貢獻,是一個好的視角與概念,很有價值。對于這個連續(xù)的過程與作用,值得深入地比較、分析及探討。該文章綜合了目前全球典型河口區(qū)域的研究結(jié)果,所得到的進展結(jié)論及其規(guī)律對于海洋學(xué)及碳循環(huán)的研究是一個有益的借鑒,具有參考價值。文章總體而言值得肯定。

《長江口及鄰近海域底層水體低氧物理機制的研究進展》

評議人:李炎。

該文對東海缺氧過程發(fā)展歷史以及影響的主要物理因子進行回顧性分析,給出了較為清晰的圖像,具有參考和啟發(fā)價值。

河流主控型邊緣海的物理系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換,一般比生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換低階。溶解氧是水生生態(tài)系統(tǒng)代謝循環(huán)狀態(tài)的一個重要指標(biāo),系統(tǒng)性缺氧說明生態(tài)與生境的匹配出了問題,需要盡力調(diào)整。地質(zhì)歷史上常見的碳埋藏調(diào)整:如鹽沼高等植物的煤埋藏、水生藻類植物的石油埋藏,都是在缺氧盆地中發(fā)育的。因此,在對低階的、線性的物理因子影響規(guī)律進行分析的基礎(chǔ)上,能否對物理-生態(tài)聯(lián)合影響下的高階的、非線性的過程及其特征性的調(diào)整進行引導(dǎo)性的討論?比如圖8中,當(dāng)層化強度超過5時,耗氧率就受到抑制。此時的缺氧盆地發(fā)育過程,生原元素比值、沉積有機碳、穩(wěn)定同位素分餾比等生物地球化學(xué)指標(biāo),以及生態(tài)動力學(xué)模型各速率參數(shù)究竟有什么伴隨性變化等,值得作者適當(dāng)引導(dǎo)。

評議人:范代讀,同濟大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院教授,主要從事長江口海岸帶侵蝕與缺氧對全球變化與人類活動的響應(yīng)研究。

該文對一百多篇文獻進行綜述,主要從引發(fā)長江口缺氧的動力機制、長期變化,以及與浙江近海低氧的聯(lián)系和差異等方面進行重點介紹,條理比較清晰,可增進對東海缺氧物理機制的理解,但還有進一步完善的空間。

評議人:趙亮,天津科技大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院教授,主要從事淺海動力學(xué)、海洋生態(tài)動力學(xué)和海洋數(shù)值模型研究。

該文綜述了東海水體缺氧物理機制的相關(guān)研究進展,對東海低氧,特別是長江口低氧區(qū)的研究和認識有重要價值。長江沖淡水帶來的層化位置的變化與高營養(yǎng)鹽輸入帶來的藻華發(fā)生位置的匹配應(yīng)該是低氧發(fā)生位置變化的重要原因之一;“臺灣暖流輸入的底層低氧水含有高比例的磷酸鹽,雖濃度小但其通量巨大,補充了該海域營養(yǎng)鹽的結(jié)構(gòu)”,這里應(yīng)該是臺灣暖流輸入的變化,會改變而不是補充長江口海域的營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu);作者在論述長江口水體溶解氧的長期變化時,需要提醒讀者,對于低氧的很多觀測認識可能會受到事件性過程的影響,這點在討論長期變化的時候應(yīng)該格外注意。

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