《Estuarine, Coastal and Shelf Science》：Seasonal variability of hydrological conditions and gradient zones along the Pregolya River estuarine zone
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摘要普列戈利亚河河口充当边缘过滤器和地球化学屏障，在物质的转化和再分配中发挥着关键作用。研究区域的盐度梯度（0–7 PSU）比大型河口更弱。然而，显著的人为压力和区域气候变化要求对梯度区的迁移进行时空评估，这些梯度区会影响物质转化的强度。通过对2020–2024年间17次调查
摘要
普列戈利亚河河口充当边缘过滤器和地球化学屏障，在物质的转化和再分配中发挥着关键作用。研究区域的盐度梯度（0–7 PSU）比大型河口更弱。然而，显著的人为压力和区域气候变化要求对梯度区的迁移进行时空评估，这些梯度区会影响物质转化的强度。通过对2020–2024年间17次调查期间获得的物理数据（温度和盐度）应用最优多参数分析，确定了三种水型（普列戈利亚河口出水、维斯杜拉潟湖水、格但斯克湾水）。在高水位期间，含有较高比例普列戈利亚河口出水的维斯杜拉潟湖水型在加里宁格勒海运河中占主导地位。在一年中的其余时间，维斯杜拉潟湖水型仍然是主要的水团。确定了两个主要梯度区：河流梯度和河口梯度。它们的位置随季节变化：冬季，在高流量下，河流梯度区从河口延伸27公里；春季，范围从12到26公里；夏季，两个区域都存在（河流：4–9公里，河口：靠近波罗的海海峡7–11公里）；秋季，河流梯度区延伸4–15公里，河口梯度区表现出较高的空间变异性，取决于风力驱动。梯度区的位置根据主要的气象条件进行了描述。
引言
河水和海水的混合推动了物质和能量通量的转化和再分配。在河口形成梯度区，集中了水化学、地球化学、生物和其他过程 [1]、[2]。文献中使用了几种术语来指定这个区域：河口混合区、边缘过滤器、地球化学屏障和河海系统等。研究区域位于波罗的海东南部沿海区，代表三个水体的相互作用区：普列戈利亚河（PR）、维斯杜拉潟湖（VL）和格但斯克湾（GoG）沿海水域。这里的河口过程因可通航的加里宁格勒海运河（KMC）的存在而复杂化，该运河比潟湖深3–4倍。
在本研究中，"边缘过滤器"一词指的是PR河口的河水和海水混合区，那里急剧的盐度梯度引发并加剧物理和化学过程。物理成分表现为在PR河口附近流速降低时粗悬浮物的重力沉降。化学（吸附）成分与盐度梯度相关，涉及河水与海洋电解质接触时胶体物质的凝结和絮聚。因此，对于PR河口，"地球化学屏障"主要是一个盐度骤变触发化学反应的区域，从而二次影响沉降。
所有三个经典阶段（重力、胶体-吸附和生物源）的分散沉积物转化 [2] 都存在。根据Lisitzyn [2]，边缘过滤器中的主要过程发生在其咸淡水部分，特别是在1–5‰的盐度范围内。KMC是研究这些过程的合适地点，因为这种盐度区间延伸了数十公里。边缘过滤器的位置根据气象条件向海或向河迁移。
尽管典型过程发生，但PR边缘过滤器不能完全类比于经典方案，因为河流排入咸淡水VL。
早期对KMC的研究 [4] 揭示了其在河口水动力学中的作用，特别是在春季洪水之后。Chubarenko [5] 研究了Baltiysk海峡（BS）中的锋面区，而Chubarenko和Shkurenko [6] 重点关注加里宁格勒附近的PR河口。专著 [7]、[8] 提供了VL的广泛综述，但仅包含KMC的一般信息。从2015年开始恢复对PR河口的详细研究，研究盐度梯度下的水体转化 [3]、[9]、[10]、[11]、[12] 以及浮游生物群落分布 [13]、[14]。
在本研究中，我们应用最优多参数（OMP）分析来量化预定义水型的比例和混合。这种方法对于估算给定体积内不同源水团的成比例影响非常有效。在标准温度-盐度分析的基础上，OMP解决了补充参数增强的线性混合方程组 [15]。它可以容纳两个以上的源水型 [16]，这是河口和陆架环境中多种水型混合的必需条件 [17]。该技术产生定量的混合物百分比，而不是从TS曲线获得的定性模式 [18]、[19]。它还可以检测未识别的水源通过显著残差 [20]、[21]。因此，OMP非常适合在河口系统的复杂混合动力学下量化比例贡献 [22]、[23]、[24]、[25]、[26]。
本研究的新颖性有四点。第一，这是第一次系统性的多年调查（2020–2024），覆盖整个PR–VL–GoG过渡区，包括KMC。先前的研究局限于个别片段或基于偶发性调查，无法对多年季节性动态进行全面评估。第二，本研究首次将OMP分析应用于PR河口。与之前识别出四种水型（包括混合的"KMC水"型）的定性TS特征描述不同，我们的方法定量划分了三种主要源水（PR河口、潟湖和海洋）的比例贡献，没有预先定义混合类别。这使得能够追踪每次调查中每种水源的空间分布，为识别梯度区提供了客观框架。第三，我们展示了经典的二阶段边缘过滤器方案因咸淡水VL的存在而复杂化，VL充当缓冲并导致两个主要梯度区（河流和河口）的形成。第四，基于多年观测，我们发现梯度区位置与高流量期间的高河流量相关，而在低流量条件下风力驱动似乎影响更大。这些季节性模式对于解释边缘过滤器内的化学和生物过程具有重要意义，包括其作为生物过滤器的潜在作用，该作用可能减轻开放海域的富营养化，同时重新分配潟湖内的营养负荷。
本研究的具体目标是：识别普列戈利亚河口河流、潟湖和海水相互作用的季节性模式；分析梯度区的形成和空间转化，取决于关键的成型因子（河流量和风力条件）。本研究主要是描述性和过程导向的；我们专注于表征观测到的水文图案及其与环境驱动的关联，而不是建立正式的统计因果关系。基于这些目标，我们检验了以下假设：(1)梯度区的空间位置由前期河流量和当前风力条件的组合决定；(2)低流量期间风力对梯度区位置的影响增加。
章节片段
加里宁格勒海运河
历史上风暴潮阻碍了船只进入柯尼斯堡港。因此，1901年在VL北部建造了运河，以减轻河口中的风暴潮能量。如今，KMC和PR从其在潟湖的河口到河流中心的分叉处共享相似的形态和水文特征。研究对象是可通航的运河，它作为PR的延伸并形成其河口 [7]。KMC通过BS与GoG相连。
现场测量
数据来自2020年至2024年间的17次调查，覆盖不同季节：冬季两次，春季六次，夏季三次，秋季六次。采样点位于河口区：一个在PR河口（点1，PR本身），14个在KMC（点2–15），一个在BS（点16），五个在GoG沿海部分（点17–21）（图1）。
所有点的水温和盐度测量使用Sea&Sun Tech CTD90M和SonTek仪器进行。
气象条件
2020年至2024年季节风条件分析揭示了波罗的海大气环流的重构，包括研究区域，发生在春季。这是由大西洋气旋轨迹的位移和气旋生成总体减少驱动的。冬季后平均风速降至4 m/s，北方风频率显著增加，北方风是该季节的主导风向（图2）。来自西方向的风也被
讨论
在无潮汐的情况下，风力通常被认为在河口区水交换模式中发挥重要作用。风向影响海洋水流入运河或相反增强咸淡水向海流出 [7]。在冷季节，盛行强西风、南风、西南风与KMC中海洋水流入的形成及其随后的向上游传播有关。在西风的情况下
结论
PR河口是一个复杂的水动力系统，其特征是海洋（GoG）水、咸淡水（VL）和相对新鲜的PR河口水持续混合。这些混合区的边界根据风速和方向以及河流流量季节性地向上游和下游移动10–20公里。风力条件似乎对潟湖和海水位变化产生强烈影响，从而对过程中
CRediT作者贡献声明
Marina Ulyanova： 写作 - 审阅与编辑，写作 - 初稿，监督，调查，数据整理，概念化。Ksenia Korobchenkova： 写作 - 审阅与编辑，写作 - 初稿，可视化，方法论，形式分析，数据整理，概念化。Viktor Krechik： 写作 - 审阅与编辑，写作 - 初稿，可视化，方法论，数据整理，概念化
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的竞争经济利益或个人关系可能会影响本文中报告的工作。
致谢
研究在俄罗斯联邦科学与高等教育部对IO RAS的国家任务范围内进行（主题编号FMWE-2024-0025）。
K. Korobchenkova | V. Krechik | M. Ulyanova
Shirshov海洋研究所，俄罗斯科学院，Nahimovskiy大道36号，莫斯科，117997，俄罗斯
