Điều kiện Vật lý của Tình trạng Thiếu oxy ven bờ trong Khu vực Vịnh Mở Long, Nam Carolina: 2006–2014

Springer Science and Business Media LLC - 2017
Meghan L. Troup1, Diane B. Fribance2, Susan M. Libes1, Roi Gurka1, Erin E. Hackett1
1Department of Coastal and Marine Systems Science, Coastal Carolina University, Conway, USA
2Department of Marine Science, Coastal Carolina University, Conway, USA

Tóm tắt

Các trường hợp thiếu oxy hòa tan đã được ghi nhận tại Vịnh Long, Nam Carolina, từ tháng 6 năm 2004. Tình trạng thiếu oxy thường được cho là do hiện tượng phú dưỡng hoặc dòng lên ven bờ, mặc dù các nghiên cứu trước đó trong khu vực đô thị hóa này chưa đi đến kết luận rõ ràng về việc nguồn gốc của tình trạng thiếu oxy tại Vịnh Long có thể là do một trong hai nguyên nhân này hay không. Từ năm 2006, dữ liệu về tính chất nước và khí quyển đã được thu thập từ cả cảm biến gần bờ và ngoài khơi tại Vịnh Long trong khoảng thời gian từ 1 đến 8 năm tùy thuộc vào cảm biến. Trong nghiên cứu này, các điều kiện thiếu oxy được phân loại thành các sự kiện riêng biệt dựa trên ngưỡng nồng độ oxy hòa tan ven bờ và tiêu chí thời gian. Các sự kiện này sau đó được phân loại thêm dựa trên độ dài sự kiện. Các điều kiện vật lý tương ứng như nhiệt độ nước, độ mặn, tốc độ và hướng gió cho những sự kiện này được sử dụng để khảo sát mối quan hệ giữa các thuộc tính môi trường vật lý và tình trạng thiếu oxy trong vịnh. Dữ liệu này được phân tích chủ yếu bằng cách sử dụng các hàm tương quan chéo giữa các thông số vật lý và nồng độ oxy hòa tan cho các sự kiện thiếu oxy có độ dài khác nhau cũng như không phụ thuộc vào độ dài. Chúng tôi phát hiện sự biến động trong các điều kiện vật lý tồn tại trong các sự kiện thiếu oxy cũng như một số điểm tương đồng giữa tất cả các sự kiện. Cụ thể, có mối tương quan đáng kể giữa oxy giảm và tốc độ gió giảm cũng như sự ổn định gia tăng của phân tầng xảy ra không phụ thuộc vào độ dài sự kiện, nhưng những mối quan hệ này thường mạnh hơn đối với các sự kiện có độ dài lâu (>24 giờ). Những kết quả này gợi ý rằng sự trộn lẫn hạn chế xảy ra đồng thời với các sự kiện thiếu oxy trong vịnh mở của Vịnh Long, Nam Carolina.

Từ khóa

#thiếu oxy #oxy hòa tan #điều kiện vật lý #vịnh Long #Nam Carolina #phú dưỡng #dòng lên ven bờ

Tài liệu tham khảo

Bricker, S., B. Longstaff, W. Dennison, A. Jones, K. Boicourt, C. Wicks and J. Woerner. 2007. Effects of nutrient enrichment in the nation’s estuaries: a decade of change, National Estuarine Eutrophication Assessment update. NOAA Coastal Ocean Program Decision Analysis Series No. 26. National Centers for Coastal Ocean Science, Silver Spring, MD. 322 pp.

Chen, X., Z. Shen, Y. Li, and Y. Yang. 2015. Physical controls of hypoxia in waters adjacent to the Yangtze Estuary: a numerical modeling study. Marine Pollution Bulletin 97: 349–364.

Diaz, R.J. 2001. Overview of hypoxia around the world. Journal of Environmental Quality 30: 275–281.

Diaz, R.J., and R. Rosenberg. 2008. Spreading dead zones and consequences for marine ecosystems. Science 321: 926–929.

Feng, Y., K. Fennel, G.A. Jackson, S.F. DiMarcoa, and R.D. Hetland. 2014. A model study of the response of hypoxia to upwelling-favorable wind on the northern Gulf of Mexico shelf. Journal of Marine Systems 131: 63–73.

Fox, C.J.J. 1907. On the coefficients of absorption of the atmospheric gases in distilled water and sea water. Conseil Permanent International pour l'Exploration de la Mer 41: 27.

Howarth, R., F. Chan, D.J. Conley, J. Garnier, S.C. Doney, R. Marino, and G. Billen. 2011. Coupled biogeochemical cycles: eutrophication and hypoxia in temperate estuaries and coastal marine ecosystems. Frontiers in Ecology and the Environment 9: 18–26.

Integrated Ocean Observing System (IOOS). 2015. Quality Assurance of Real Time Ocean Data, QUARTOD. http://www.ioos.noaa.gov/qartod/. Accessed 7 Jul 2015.

Kemp, W.M., J.M. Testa, D.J. Conley, D. Gilbert, and J.D. Hagy. 2009. Temporal responses of coastal hypoxia to nutrient loading and physical controls. Biogeosciences 6: 2985–3008.

Levin, L.A., and D.L. Breitburg. 2015. Linking coasts and seas to address ocean deoxygenation. Nature Climate Change 5: 401–403.

Libes, S.M. 2017. Long Bay hypoxia monitoring consortium time series. Coastal Carolina University, Department of Coastal and Marine Systems Science. http://scmss.coastal.edu/project/lbhmc.

Libes, S., and S. Kindelberger. 2010. Hypoxia in the nearshore coastal waters of South Carolina along the grand strand. In South Carolina Water Resources Conference 2010. Columbia: SC.

Libes, S., M. Trapp, S. Kindelberger, and D. Doremus. 2014. Long Bay hypoxia monitoring consortium. Journal of South Carolina Water Resources 1: 26–31.

McCoy, C., R. Viso, R.N. Peterson, S. Libes, B. Lewis, J. Ledoux, G. Voulgaris, E. Smith, and D. Sanger. 2011. Radon as an indicator of limited cross-shelf mixing of submarine groundwater discharge along an open ocean beach in the south Atlantic bight during observed hypoxia. Continental Shelf Research 31: 1306–1317.

Melzner, F., J. Thomsen, W. Koeve, A. Oschlies, M.A. Gutowska, H.W. Bange, H.P. Hansen, and A. Körtzinger. 2013. Future ocean acidification will be amplified by hypoxia in coastal habitats. Marine Biology 160: 1875–1888.

Millero, F.J., and A. Poisson. 1981. International one-atmosphere equation of state of seawater. Deep-Sea Research 28: 625–629.

NOAA. 2015. CO-OPS Field Library. http://tidesandcurrents.noaa.gov/ fieldlibrary/ViewLibrary. Accessed 10 Jun 2015.

NOAA National Centers for Environmental Information. 2016. U.S. Coastal Relief Model Vol. 2. http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/coastal/crm.html. Accessed Jun 2016.

Rabalais, N.N., R.J. Dıaz, L.A. Levin, R.E. Turner, D. Gilbert, and J. Zhang. 2010. Dynamics and distribution of natural and human-caused hypoxia. Biogeosciences 7: 585–619.

Sanger, D.M., E.M. Smith, G. Voulgaris, E.T. Koepfler, S.M. Libes, G.H.M. Riekerk, D.C. Berquist, D.I. Greenfield, P.A. Wren, C.A. McCoy, and R.F. Viso. 2012. Constrained enrichment contributes to hypoxia formation in Long Bay, South Carolina (USA), an open water urbanized coastline. Marine Ecology Progress Series 461: 15–30.

Scully, M.E. 2013. Physical controls on hypoxia in Chesapeake Bay: a numerical modeling study. Journal of Geophysical Research: Oceans 118: 1239–1256.

Smith, E.M., T. Buck and B. Lakish. 2010. Biological regulation of the formation of hypoxia, Proceedings of the 2010 South Carolina Water Resources Conference, Columbia, SC.

Swanson, R.L., C.L. Bauer, R.E. Wilson, P.S. Rose, and C. O’Connell. 2016. Physical processes contributing to localized, seasonal hypoxic conditions in the bottom waters of Smithtown Bay, Long Island Sound, New York. Journal of Coastal Research 32: 91–104.

Tyler, R.M., D.C. Brady, and T.E. Targett. 2009. Temporal and spatial dynamics of diel-cycling hypoxia in estuarine tributaries. Estuaries and Coasts 32: 123–145.

United States Environmental Protection Agency (EPA). 2000. Aquatic life criteria for dissolved oxygen - (saltwater) Cape Cod to Cape Hatteras. Available at http://water.epa.gov/scitech/swguidance/standards/ criteria/aqlife/dissolved/dofacts.cfm.

Vaquer-Sunyer, R., and C.M. Duarte. 2008. Thresholds of hypoxia for marine biodiversity. Proceedings of the National Academy of Sciences 105: 15451–15457.

Voulgaris, G., and R. Sanay. 2010. Physical oceanographic constraints contributing to the development of low oxygen events in Long Bay, SC. In South Carolina Water Resources Conference 2010. Columbia: SC.

Weiss, R.F. 1970. The solubility of nitrogen, oxygen and argon in water and seawater. Deep-Sea Research. 17: 721–735.

Zhang, J., D. Gilbert, A. Gooday, L. Levin, S.W.A. Naqvi, J.J. Middleburg, M. Scranton, W. Ekau, A. Pena, B. Dewitte, T. Oguz, P.M.S. Monteiro, E. Urban, N.N. Rabalais, V. Ittekkot, W.M. Kemp, O. Ulloa, R. Elmgren, E. Escobar-Briones, and A.K. Van der Plas. 2010. Natural and human-induced hypoxia and consequences for coastal areas: synthesis and future development. Biogeosciences 7: 1443–1467.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Thông tin tác giả