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保育研究

委託研究

計畫期限 2009-03-19 ~ 2009-12-31
研究名稱 東沙環礁國家公園海洋環境長期調查研究(一)
受託單位 國立中山大學
計畫主持人 王玉懷
協同主持人 洪佳章
計畫顧問
參與計畫人員 傅科憲、林育如、林昆毅、何俊忠、林凱倫
關鍵詞 內波、海流、營養鹽、內環礁、外環礁
摘要   為了解東沙環礁國家公園的水文特性及環境生態,海洋國家公園管理處調查研究東沙內、外環礁海域海流、水質與波浪等環境之變化趨勢,以作為東沙環礁生態保育復育及研擬改善策略之參考。 本報告共六章包含背景介紹、歷史資料蒐集、現場觀測、資料分析、綜合討論及結論與建議。本計畫現場調查觀測時間分別為3 月5日至11 日在東沙進行出海準備工作,4 月17 日至23 日配合海研三號航次同步進行東沙環礁內、外現場觀測;6 月25 日至7 月9 日進行第二次的現場觀測作業;8 月27 日至9 月8 日進行第三次現場觀測作業。 由分析環礁內、外之潮位觀測資料結果顯示,環礁內、外潮位趨勢變化相似,以環礁內中間測站分析資料為代表說明,最大日潮差45 公分,最小日潮差39 公分,平均日潮差88 公分。從頻譜分析及調和分析結果得知,該海域主要為全日潮。水溫觀測顯示環礁內水溫在觀測期間皆比環礁外高,而環礁外西北側測站經常有溫度驟降2 至4℃左右,可能是內波的效應對環礁外比對環礁內的影響大。經40 小時濾波分析後之平均溫度以環礁外低,且從band-pass(3-40 小時)濾波分析結果顯示環礁外及靠近南北航道的測站溫度容易受到內波及潮流影響,溫度震盪2~4℃。相反的,內環礁中間及東邊濾波後溫度震盪很小,較不受內波及潮流影響。 東沙內、外環礁之波浪觀測資料分析,可知環礁內之波浪較小,主要是受外環礁遮蔽影響,春季及夏季波高約為0.2 至0.5 公尺。環礁外波浪,波高約為0.2 至1 公尺。環礁內、外之週期為5-10 秒。觀測期間颱風經過時,其行經路徑及距離,對於東沙環礁內波高的變化有直接的影響;對環礁外西北及南航道測站波浪影響更明顯,其波高可增大到4 公尺;其餘環礁內測站,受外環礁的遮蔽影響,其波高約1 公尺。而波浪的擾動可增加東沙海域水體上下層混合。 東沙環礁內、外之海流觀測資料分析,環礁外海流流速最高可達150 cm/s,平均海流大小依序為環礁外西北測站(NW)、南航道(SC)、環礁內西邊(AW)、環礁內北邊(AN)、環礁內東邊(AE)、環礁中間(AC)、環礁內南邊(AS)。東沙環礁內海流受到外圍環礁遮蔽的影響,內部流場較小。由環礁內海流空間分佈圖得知,內環礁東邊平均流場較弱,南、北航道潮流較強。環礁以全日潮為主,而在龍擺尾有一分界,從潮流橢圓空間分佈圖發現南、北航道潮流較強,因此南、北航道為東沙環礁內外海水交換的主要通道,由O1 及M2 潮流相位推估,潮流由北航道到環礁東邊需約8~12 小時。   環礁內、外水質觀測分析,環礁內的溫度、鹽度及葉綠素a 比環礁外高,而pH 值及溶氧則環礁外大於環礁內;環礁外受內波影響時,溫度、鹽度、溶氧及葉綠素a 變化更為劇烈。春季水質空間分佈圖顯示,環礁內、外的溫度差異小,約為25至27 ℃,但小潟湖內的溫度皆高於環礁內、外,此乃因小潟湖海水體積較少容易吸收熱量。潟湖內的鹽度相較環礁內、外低,推測原因為降雨及島上的排放的淡水降低潟湖內鹽度。營養鹽方面:環礁內的中央測站(AN、AC)和環礁外測站(NW)的BOD 值皆小於1.5 mg /L, 東沙島東南方附近海域測站(AW、IS、SC)其BOD 數值在2.0 至2.4 mg/L 左右,小潟湖測站(LW、LE)的BOD 值為2.5 至2.8 mg /L 之間。總懸浮物質(TSM)在小潟湖測站(LW、LE)有明顯的高值0.76mg /L 、0.87 mg /L,其餘測站的總懸浮物質在0.30 至0.56 mg /L 之間。東沙內環礁東南方附近海域測站(AW、AS、SC)有硝酸鹽+亞硝酸鹽濃度的較高值0.17 至0.21 μM,其餘測站濃度皆小於0.1 μM。矽酸鹽在小潟湖測站(LW、LE),有較高的矽酸鹽濃度3.67 至4.30 μM。其餘各測站濃度範圍皆在2.53 至2.78 μM 之間。磷酸鹽最大值發生在小潟湖測站(LW)濃度為0.09 μM,其餘各站磷酸鹽濃度相近皆小於0.03μM。春季水質參數除了小潟湖較特殊,環礁內、外各水質參數差異不大。   夏季水質空間分佈圖顯示,從觀測資料顯示環礁外西北(NW)測站水溫經常性的驟降,此乃觀測期間西北測站溫度受內波在傳播過程受淺化效應,將深海冷水湧升且間接造成溶氧增加。利用MODIS 衛星影像分析6 月30 日東沙環礁北邊高濃度葉綠素a 質往西移動,配合實測水質及海流資料發現,葉綠素a 分佈範圍似乎受到內波流場產生擴散的現象,同時間海流資料之空間海流分佈圖發現,環礁西北邊的流場是由較弱的南流轉成較強的西南流,說明衛星影像葉綠素a 分佈受到潮流及海流的影響位置改變。   夏季營養鹽分析結果顯示,小潟湖測站(LE)其BOD 值為2.40 mg/L 高於環礁內、外的各測站1.22 至1.93 mg /L)。總懸浮物質(TSM)於環礁內南邊(AS)及小潟湖測站(LE)有最大值1.00 mg /L,其餘測站的TSM 在0.50 至0.86 mg /L 之間,大致上夏季TSM 數值高於春季。硝酸鹽+亞硝酸鹽最大值出現在環礁內西邊(AW),約為0.70 μM,最小值出現在環礁中間(AC),約為0.01 μM。矽酸鹽濃度在小潟湖測站(LE)有最大值14.44 μM,最小值出現在南航道(SC),約為1.94 μM, 其餘各測站矽酸鹽濃度範圍在2.31 至4.31 μM。磷酸鹽最大值出現在環礁內東邊(AE)及小潟湖測站(LE),濃度為0.06 μM,其餘各站濃度皆小於0.05 μM。
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