厦门大学海洋与地球学院

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南海长时间序列站观测取得新进展
COE COE 2020/9/20 40 返回上页

近日,《海洋学进展》Progress in Oceanography)在线刊登了我院周宽波博士为第一作者, 戴民汉院士为通讯作者,题为Impact of physical and biogeochemical forcing on particle export in the South China Sea的最新研究成果。该研究通过对位于南海北部的时间序列站-东南亚时间序列站 (South-East Asian Time-series Study (SEATS,116oE, 18oN)) 颗粒物质输出通量的长时续观测 (2004-2014),探寻控制其量级的主要物理与生物地球化学驱动因子,并为未来准确模拟颗粒物通量的时续变化提供了新的建议。

采用欧拉观测方式的长时间序列观测站是研究海洋物理与生物地球化学的主要手段之一,近期研究表明,若要区分人为和自然因素对海洋生产力的影响,长时间序列观测是必须的,比如在温带海洋需要至少40年的时间尺度。时间序列站能够帮助我们理解海洋碳循环以及相关生源要素循环在季节、年际甚至更长时间尺度上的变化,并探寻在物理、化学以及生态系统尺度上的主控因子。目前世界上正在运行的时间序列站主要为夏威夷时间序列站 (A Long-term Oligotrophic Habitat Assessment, ALOHA) 和百慕大时间序列站 (Bermuda Atlantic Time-series Study, BATS),两者均位于贫营养的开阔大洋。而SEATS站是迄今为止仍在运行的少数几个位于陆架边缘海的时间序列站。该站位由台湾海洋学家发起,是当时首个位于陆架边缘海的时间序列站。2008年后由海峡两岸合作并共同维护。

该研究更新了2004-2014十年间的各物理与生物地球化学参数,如温度,盐度,营养盐,颗粒有机碳和叶绿素等 (如图1),并运用放射性同位素234Th作为示踪手段,对颗粒物质的输出通量进行了时续观测。

图1 南海SEATS站2004-2014年间,上层温度、盐度、磷酸盐、叶绿素、颗粒态234Th、以及颗粒有机碳的时续变化

该研究发现,混合层的动态变化是控制输出通量的主要物理因子,中尺度涡旋以及黑潮入侵也对其有所影响。从生物地球化学角度观之,输出通量主要受生物量大小控制,而浮游植物群落结构亦能够起到微调作用。比如,在相同生物量的情况下,硅藻占比越大,输出通量越大 (如图1所示)。

图2 控制上层输出通量的主要生物地球化学因子的概念图 (LBHD: 低生物量高硅藻比例; HBHD: 高生物量低硅藻丰度; HE: 高输出通量; LE: 低输出通量)

该研究最后将观测的输出通量与模型的结果进行比对,发现模型能较好模拟输出混合层的颗粒物通量,而对于100 m界面的输出通量则不能取得较好的结果。主要原因是现有模型均基于表层遥感叶绿素,并未考虑次表层的变化。因此,未来准确模拟输出通量的关键是次表层叶绿素的变化。

该工作对我院开展边缘海时间序列站观测具有重要意义,未来将继续SEATS时间序列站观测,并为其成为世界知名陆架边缘海时间序列站而努力。

该工作得到了国家自然科学基金重大研究计划(91328202)、重点项目(41730533)以及科技部重大科学研究计划(2015CB954000)的资助。路易斯安那州立大学Kanchan Maiti教授,中国科学院南海海洋研究所修鹏研究员、自然资源部第三海洋研究所王磊副研究员、我院陈蔚芳博士、陈君慧工程师、洪清泉博士、马轶凡博士生、谢聿原博士为该研究共同作者。

 

论文来源:Zhou, K.B., Dai, M.H.*, Maiti, K., Chen, W.F., Chen, J.H., Hong, Q.Q., Ma, Y.F., Xiu, P., Wang, L., and Xie, Y.Y., (2020). Impact of physical and biogeochemical forcing on particle export in the South China Sea, Progress in Oceanography, 187, 102403. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2020.102403

 

论文链接:

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0079661120301427




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