[所屬分類(lèi):行業(yè)動(dòng)態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2024-1-26] [發(fā)布人:邵玉倩] [閱讀次數(shù):] [返回]

研究揭示海洋亞中尺度過(guò)程對(duì)生物碳泵效率的影響
作者：朱漢斌，郭銘先 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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海洋亞中尺度動(dòng)力過(guò)程能顯著提高副熱帶流渦區(qū)生物碳泵在弱光層的傳輸效率。近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海洋模擬與生態(tài)動(dòng)力課題組與合作者，在海洋亞中尺度過(guò)程對(duì)生物碳泵效率的影響研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《自然-通訊》。
研究人員利用高頻BGC-Argo的自主觀測(cè)能力克服常規(guī)觀測(cè)的不足，解析了中尺度渦旋和亞中尺度鋒面動(dòng)力演化過(guò)程對(duì)顆粒有機(jī)碳（POC）輸出通量及垂向傳輸效率的影響，并外推量化了亞中尺度動(dòng)力過(guò)程對(duì)副熱帶流渦區(qū)生物碳泵效率的貢獻(xiàn)。
研究結(jié)果表明，渦旋在加強(qiáng)期能增加POC的輸出通量，但是，并沒(méi)有增強(qiáng)POC通量在弱光層的傳輸效率。動(dòng)力診斷揭示亞中尺度鋒面存在加強(qiáng)和衰退期，通過(guò)分析這兩個(gè)時(shí)期的POC減小速率，得到鋒面加強(qiáng)期POC通量的垂向分布和擬合的馬丁曲線。在鋒面加強(qiáng)期，相對(duì)于氣旋渦，鋒面顯著增強(qiáng)了真光層底部的POC輸出通量，達(dá)到了2.11 mmol C m-2d-1。此外，馬丁曲線衰減系數(shù)（b值）為0.56。弱光層底部和真光層底部的POC通量比值在鋒面加強(qiáng)期、渦旋加強(qiáng)期分別為37%、12%，而歷史觀測(cè)平均值為10%。
因此，在亞中尺度鋒面加強(qiáng)期內(nèi)，POC通量在弱光層的傳輸效率顯著高于中尺度渦旋和歷史觀測(cè)平均值。亞中尺度過(guò)程通過(guò)增加真光層內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽的垂向供給，促進(jìn)局地大浮游植物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致較大顆粒物快速沉降，可能是其提高POC通量傳輸效率的潛在機(jī)制。此外，物理潛沉作用在弱光層的上層對(duì)POC通量傳輸效率的加強(qiáng)也有一定的貢獻(xiàn)。
利用副熱帶流渦區(qū)衰減系數(shù)的歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)與反映鋒面強(qiáng)度的溫度梯度進(jìn)行回歸分析，發(fā)現(xiàn)b值與溫度梯度呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明鋒面強(qiáng)度增強(qiáng)會(huì)引起b值的降低。與以往研究經(jīng)常分析的b值與溫度的關(guān)系有所不同，b值與溫度梯度的關(guān)系可以解釋POC的生產(chǎn)過(guò)程。將此線性關(guān)系擴(kuò)展至副熱帶流渦區(qū)，發(fā)現(xiàn)本研究計(jì)算得到的平均b值與觀測(cè)更為接近。在海盆尺度上的計(jì)算表明，忽略亞中尺度過(guò)程可能造成對(duì)副熱帶流渦區(qū)深海碳通量的低估達(dá)20%~58%。
論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所副研究員郭銘先表示，北太平洋副熱帶流渦區(qū)是全球海洋主要碳匯區(qū)之一。目前大部分現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)或數(shù)值模式未考慮海洋亞中尺度過(guò)程的影響，這給副熱帶流渦區(qū)的生物碳泵估算帶來(lái)很大的不確定性。
該研究通過(guò)BGC-Argo高頻觀測(cè)捕捉并量化事件性的海洋中小尺度過(guò)程對(duì)局地POC輸出通量和傳輸效率的影響，揭示了亞中尺度動(dòng)力過(guò)程對(duì)副熱帶流渦區(qū)生物碳泵效率的加強(qiáng)作用。副熱帶流渦區(qū)是海洋中小尺度動(dòng)力過(guò)程活躍的區(qū)域，因此，該研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了考慮亞中尺度過(guò)程對(duì)于準(zhǔn)確估算副熱帶流渦區(qū)固碳和儲(chǔ)碳能力的重要性。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-44846-78695
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