近日，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所海洋生源物質(zhì)循環(huán)與碳匯過(guò)程研究組在探究西太平洋最小含氧帶（OMZ）對(duì)深海碳匯的影響方面有了新發(fā)現(xiàn)，系列研究成果已發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Marine Environmental Research。

大洋OMZ是橫亙?cè)诖笱笊现袑拥膹V闊低氧水體，在全球變暖的大背景下，它在調(diào)控海洋生態(tài)系統(tǒng)變化、海洋生物種群分布、全球物質(zhì)循環(huán)以及氣候變化等方面有著至關(guān)重要的作用。西太平洋OMZ分布復(fù)雜且變化劇烈，對(duì)海洋碳循環(huán)尤其是碳匯過(guò)程影響顯著。然而，西太平洋OMZ的結(jié)構(gòu)變化、碳與OMZ低氧環(huán)境的耦合關(guān)系以及碳匯演化趨勢(shì)尚不明確，亟待深入研究。

研究團(tuán)隊(duì)依托多個(gè)航次的西太平洋調(diào)查，在分析溶解氧（DO）、顆粒有機(jī)碳（POC）、溶解有機(jī)碳（DOC）、溶解無(wú)機(jī)態(tài)碳（DIC）、營(yíng)養(yǎng)鹽等分布變化的基礎(chǔ)上，對(duì)西太平洋OMZ的結(jié)構(gòu)特征、控制因素以及其對(duì)碳的影響展開(kāi)了探究。結(jié)果顯示，西太平洋OMZ總體強(qiáng)度較弱，應(yīng)以3.2 mg/L作為DO閾值。西太平洋不同區(qū)域的OMZ在垂直和水平方向上存在顯著差異。在垂直方向上，海水分層對(duì)OMZ范圍影響重大，各個(gè)斷面OMZ的上邊界均處于鹽度躍層之下，DO最小值位于溫躍層以深的水層。在水平方向上，東、西太平洋的OMZ聯(lián)系緊密，東太平洋的OMZ以“水舌”狀侵入西太平洋，并在10°N附近向西有最大延伸。具體而言，上層水體受北赤道流影響，中下層水體受南極中層水和南極底層水流動(dòng)路徑影響，使得OMZ在2000 m水柱中的比例呈現(xiàn)自東向西降低的趨勢(shì)，從A斷面的41.5%逐漸降至D斷面的32.5%。OMZ上方30 - 200 m的水層中碳的變化最為劇烈，而在OMZ內(nèi)部，由于DO維持在較低水平，碳的變化較小。DOC和POC在OMZ的上方、內(nèi)部和下方呈現(xiàn)出一致的變化趨勢(shì)。

圖1 西太平洋OMZ垂直范圍自東向西逐漸減小

研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是，DO在有機(jī)碳向無(wú)機(jī)碳的轉(zhuǎn)化過(guò)程中起決定性作用。OMZ內(nèi)部DOC和POC的減少速率明顯低于OMZ上方的水層，這表明OMZ內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)降解速率遠(yuǎn)低于OMZ上方水體，OMZ加強(qiáng)了有機(jī)質(zhì)向下層水的輸送，可顯著增強(qiáng)深海的碳匯強(qiáng)度。由此可見(jiàn)，大洋OMZ對(duì)深海碳匯的形成意義非凡。

圖2 海水碳與OMZ的耦合關(guān)系

該論文第一作者是中國(guó)科學(xué)院海洋研究所的溫麗聯(lián)特別研究助理，通訊作者為宋金明研究員和馬駿副研究員，李學(xué)剛、徐奎棟、戴佳佳、袁華茂、段麗琴、王啟棟、邢建偉、曲寶曉、鐘國(guó)榮等為共同作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

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