黑潮水入侵對(duì)南海北部溶解有機(jī)碳分布的影響.pdf

1、海洋中溶解有機(jī)碳
　　(Dissolved Organic Carbon，DOC)的儲(chǔ)量巨大，與大氣中CO2的儲(chǔ)量相當(dāng)，因此，認(rèn)識(shí)海洋中DOC的分布、遷移和轉(zhuǎn)化對(duì)海洋碳循環(huán)具有重要意義。本論文以南海北部陸架、海盆以及呂宋海峽為研究區(qū)域，進(jìn)行了春(2011年5月)、秋(2010年10月)、冬(2010年1月)三個(gè)季節(jié)的采樣分析，旨在了解南海北部及呂宋海峽DOC的時(shí)空分布特征，探討影響南海北部DOC分布的主要因素，以及通過(guò)呂宋海峽與

2、西北太平洋海水DOC的交換。
　　 南海北部陸架區(qū)(＜200 m)表層DOC的濃度在65～102μmol/L之間，春季平均濃度為73.7±7.3μmol/L，秋季平均濃度為76.7±9.8μmol/L，冬季平均濃度為73.6±9.2mol/L。水平方向上，近岸受珠江沖淡水影響區(qū)域DOC濃度較高，外海較低;垂直方向上，春季水體層化明顯，DOC濃度由表層向深層逐漸降低;秋、冬季，水體垂直混合強(qiáng)烈，DOC濃度垂直方向差異不大。大體上，

3、秋、冬季DOC濃度較高，春季較低，這可能與秋、冬季具有更高的初級(jí)生產(chǎn)力有關(guān)。春季，DOC與葉綠素?zé)o相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明浮游植物對(duì)DOC的貢獻(xiàn)較小;而秋、冬季DOC和葉綠素呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明浮游植物生產(chǎn)的DOC可能是陸架區(qū)DOC的重要來(lái)源之一。
　　 陸坡和海盆區(qū)(＞200m)表層DOC的濃度范圍在64～75μmol/L之間，春季平均濃度為69.5±2.5μmol/L，秋季為70.9±3.0μmol/L，冬季為68.6±3.6μmol

4、/L。春、冬季，表層DOC濃度與鹽度存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，推測(cè)黑潮水的入侵可能是影響DOC分布的原因之一。通過(guò)比較南海海盆與黑潮水的DOC垂直剖面分布發(fā)現(xiàn):在表層100 m(σt＜23.5)，南海DOC濃度(67.2±1.8μmol/kg)低于黑潮水(73.8±1.9μmol/kg);在中層水1000 m～1500 m(27.2＜σt＜27.6)，南海DOC濃度(42.7±0.9μmol/kg)高于西北太平洋的40.4±0.2μmol/

5、kg(P＜0.001);在深層水(＞1500m)，南海水DOC濃度和西菲律賓海水一致。從而暗示了黑潮水的入侵將會(huì)增加南海北部陸坡和海盆區(qū)表層100m以淺DOC的濃度，同時(shí)也證實(shí)了南海中層水向西北太平洋DOC的輸運(yùn)(Dai et al.，2009)。
　　 南海北部陸坡和海盆區(qū)上層100 m DOC儲(chǔ)量的范圍在5.9～7.5 mol/m2之間，春季DOC儲(chǔ)量范圍為5.9～7.5 mol/m2，平均值為6.7 mol/m2;秋季DO

6、C儲(chǔ)量范圍為6.6～7.4 mol/m2，平均值為6.8 mol/m2;冬季DOC儲(chǔ)量范圍為6.4～7.3 mol/m2，平均值為6.7 mol/m2。DOC儲(chǔ)量的水平分布特征與表層DOC濃度相似，受黑潮水影響區(qū)域DOC儲(chǔ)量較高。
　　 我們采用了等密度面混合模型(Du et al.，2013)，用于定量分析黑潮水入侵對(duì)陸坡和海盆區(qū)上層100 m DOC濃度和儲(chǔ)量產(chǎn)生的影響。通過(guò)此模型，我們可以獲得等密度面上南海水與黑潮水分別所

7、占的比列，進(jìn)而可以獲得由南海水和黑潮水保守混合所得的DOC濃度。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，模型計(jì)算的DOC濃度與實(shí)測(cè)值基本相吻合。同時(shí)，100 m以淺模型計(jì)算DOC儲(chǔ)量與實(shí)測(cè)儲(chǔ)量也基本相吻合。
　　 南海北部陸坡和海盆區(qū)上層100mDOC儲(chǔ)量與黑潮水所占的比例呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。將黑潮水所占比例外推至0，可以獲得典型南海水（即不受黑潮水影響)的儲(chǔ)量:春季為6.3±0.1 mol/m2，秋季為6.7±0.1 mol/m2，冬季為6.5±0.1

8、mol/m2。通過(guò)與典型南海水上層DOC儲(chǔ)量的比較，我們可以得到:由于黑潮水的入侵，春季南海北部上層100 m DOC儲(chǔ)量增加了4％±3％，秋季增加了0％±3％，冬季增加了2％±4％（不確定度反應(yīng)的是空間變異性）。春、冬季DOC儲(chǔ)量的增加量較高，秋季最低，這與黑潮水入侵的強(qiáng)弱相關(guān)。如果扣除上層100 m水體中惰性DOC的儲(chǔ)量，那么黑潮水的入侵將分別增加春季上層100 m水體中活性DOC的儲(chǔ)量10％±11％，秋季1％±8％，冬季11％±1

9、0％。
　　 模型值與實(shí)測(cè)值的差值反應(yīng)了DOC的生產(chǎn)和消耗情況，結(jié)果顯示:春季存在DOC的凈消耗過(guò)程，而秋、冬季存在DOC的凈生產(chǎn)過(guò)程。我們計(jì)算了秋、冬季DOC的凈生產(chǎn)速率分別為0.02 g C/m2/d和0.012 g C/m2/d，其中冬季DOC的凈生產(chǎn)量約占到凈群落生產(chǎn)力的10％，占到實(shí)測(cè)新生產(chǎn)力的6％。
　　 最后，我們初步構(gòu)建了南海DOC的質(zhì)量平衡。結(jié)果顯示，通過(guò)各海峽輸入南海的DOC通量要多于輸出通量，凈通量