南极克罗泽群岛Possession岛海岸带水动力过程与沉积特征：基于床形结构与沉积物属性的多尺度解析

本研究针对亚南极海域近岸精细尺度水动力过程数据匮乏的问题，通过分析克罗泽群岛Possession岛东部海岸Baie du Marin和Crique du Sphinx两个站点的海底影像与沉积物样本（粒径112-326 μm，CaCO3 含量1.6-4.3%），揭示了火山源沉积物（含辉石、橄榄石等）的搬运机制与潮汐-风生残余流的交互作用，首次建立了该区域局部水动力与大尺度环流（如亚南极锋SAF）的关联，为气候变化敏感区近岸生态系统响应研究提供了关键基线数据。

　　

在广袤的南大洋，克罗泽群岛如同散落的翡翠，其独特的海洋环境正面临气候变化的严峻挑战。这片海域作为南极绕极流（ACC）与亚南极锋（SAF）的交汇处，虽然卫星数据能捕捉大尺度环流，但岛屿周边精细尺度的水动力过程始终是个"黑箱"。更棘手的是，这片被列入世界遗产的偏远保护区难以部署传统观测设备，而当地海洋变暖速率却是全球平均的两倍。当10,000只王企鹅的粪便营养无法在沉积物中留存（TOC仅0.07-0.54%），当火山碎屑矿物呈现奇特的深度分异，科学家们意识到：必须破解近岸水动力密码，才能预测这片生态敏感区的未来。

法国极地研究所等机构的研究团队独辟蹊径，将海底摄像与沉积学分析相结合。他们利用ROV和潜水员在Possession岛东部两个海湾（Baie du Marin和Crique du Sphinx）获取0-60米水深的影像与沉积物样本。通过薄片显微成像（分辨率1.46 μm）和拉曼光谱，量化了辉石、橄榄石等矿物的空间分布；基于van Rijn公式计算临界流速（0.38-2.89 m s^-1
）；结合床形特征反演水动力过程。相关成果发表在《Marine Geology》，为亚南极近岸动力学研究树立了新范式。

关键技术包括：1）薄片自动成像系统（Nikon Eclipse Ni-E）结合Fiji软件颗粒分析；2）SEM-EDS元素图谱与k-means聚类矿物定量；3）ROV视频的床形走向人工标注（50°精度补偿）；4）基于沉积粒径（d₅₀
）的临界流速模型。样本来源于2016年CTBTO布设的HA04水听站周边及2021年Marion Dufresne科考船采集。

沉积特征与矿物学
薄片分析显示沉积物具有典型火山源特征：辉石（透辉石-普通辉石）、橄榄石（镁橄榄石）和斜长石（拉长石）占比最高。随着深度增加，橄榄石比例下降（符合Goldich溶解序列），而斜长石增加，暗示侧向搬运主导。尽管存在贝类碎片，碳酸盐含量（1.6-4.3%）和有机碳（TOC）极低，氮元素甚至低于检测限，表明有机质被底栖食碎屑生物快速消耗或遭强流带离。

水动力过程解析
20米以浅海域发育东西向对称波痕（波长/波高比>10），反映优势浪控环境；20-60米深度转为三维舌状不对称波痕，指示单向底流（0.4-1 m s^-1
）。Baie du Marin南部存在北西北向底流，而北部呈现西南向流与干扰波痕的复杂交互；Crique du Sphinx则呈现西北-东南向双流对峙。特别值得注意的是33-50米深度出现的巨型波痕（波长>1 m），暗示冬季风暴期的间歇性强流事件。

多尺度机制关联
数值模拟显示SAF分支在岛屿间形成气旋式环流，与潮汐整流（M2分潮）共同塑造近岸残余流。沉积物输运以推移质为主（临界起动流速0.38-0.43 m s^-1
），但SWOT卫星未来可能捕捉的亚中尺度锋面或揭示更多细节。风生沿岸陷波与地形涡也可能是能量传递的重要途径。

这项研究开创性地构建了亚南极岛屿"床形-沉积-环流"的解译框架。火山矿物的深度分异规律为物源追踪提供新指标，而低有机质留存率则警示沿岸流可能加速碳氮流失。更深远的意义在于：当SWOT等高分辨率数据与本地化模型结合，这套方法可推广至其他数据稀缺的极地海岸，成为气候变暖下近岸生态响应的"预警雷达"。正如论文结论强调，认识这些"小尺度的大作用"，才是预测南大洋未来的关键钥匙。