南海西部冷渦區(qū)域上層海洋營(yíng)養(yǎng)鹽的動(dòng)力學(xué).pdf

1、本論文從營(yíng)養(yǎng)鹽動(dòng)力學(xué)的角度研究生物地球化學(xué)過程對(duì)中尺度冷渦發(fā)展不同階段的響應(yīng)。研究區(qū)域?yàn)槟虾Ｎ鞑?11°N-16°N，110°E-115°E)，調(diào)查時(shí)間為2006年12月(東北季風(fēng)期)和2007年8月和9月(西南季風(fēng)期)。調(diào)查項(xiàng)目包括溶解活性磷酸鹽(磷酸鹽)、硝酸鹽+亞硝酸鹽(無(wú)機(jī)氮)、硅酸鹽以及水文和生物等相關(guān)參數(shù)。由于南海西部是典型的寡營(yíng)養(yǎng)鹽海域，我們采用流動(dòng)注射C18小柱富集的方法測(cè)定上層海洋的低濃度溶解活性磷酸鹽，并首次成功地實(shí)

2、現(xiàn)了相對(duì)比較完整的中尺度冷渦發(fā)展過程的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)研究。 2007年8月和9月在南海西部的北部海域和南部海域先后觀測(cè)到兩個(gè)直徑約為170㎞和200㎞的冷渦，命名為冷渦Ⅰ和冷渦Ⅱ。以25 m深度計(jì)，冷渦Ⅰ中心區(qū)較邊緣區(qū)溫度低6.8℃，鹽度高0.9，密度大2.6㎏ m-3；冷渦Ⅱ中心區(qū)較邊緣區(qū)溫度低6℃，鹽度高1.7，密度大2.9㎏ m-3。營(yíng)養(yǎng)鹽濃度自冷渦的中心區(qū)向邊緣區(qū)逐漸降低：以25 m深度的磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮的濃度計(jì)，在冷渦Ⅰ中心區(qū)

3、分別為275 nM和3.3μM，遞減到邊緣區(qū)的低值5 nM和<0.3μM；在冷渦Ⅱ中心區(qū)分別為265 nM和7.8μM，降低到邊緣區(qū)的低值6 nM和<0.3μM。0-100 m營(yíng)養(yǎng)鹽總量冷渦中心區(qū)是邊緣區(qū)的4-7倍。冷渦Ⅰ中心0-100 m磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮總量分別為54.8±6.5 mmol P m-2和792±98 mmol N m-2(n=4 stations)；冷渦Ⅱ中心的磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮總量分別為66.1±9.4 mmol Pm-2

4、和1107±166 mmol Nm-2(n=4 stations)。冷渦Ⅰ和冷渦Ⅱ邊緣區(qū)0-100m營(yíng)養(yǎng)鹽總量(n=1 station)，磷酸鹽為14.1 mmol Pm-2和11.5 mmol Pm-2：無(wú)機(jī)氮為193.7 mmolNm-2和152mmol N m-2。東北季風(fēng)期，0-100 m磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮總量分別為20 mmol P m-2和224 mmol N m-2(n=1 station)?；诶錅u的觀測(cè)資料并結(jié)合冬季的數(shù)據(jù)

5、分析，本論文對(duì)冷渦的不同發(fā)展階段進(jìn)行了初步的劃分：西南季風(fēng)期的冷渦處于“強(qiáng)化-成熟”期(冷渦Ⅱ，2007年9月1-8日)，“成熟-衰退”期(冷渦Ⅰ，2007年8月15-24日)，“衰退”期(冷渦Ⅰ衰退期，2007年8月25-31日)和東北季風(fēng)期“沒有渦”的背景場(chǎng)(2006年12月)。 西南季風(fēng)期，南海西部上層水體的氮磷比值顯著高于Redfield比值：且呈現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)(1-44 mol mol-1)。伴隨冷渦的涌升氮磷比值升

6、高，當(dāng)冷渦衰退時(shí)，氮磷比值又降回到背景值。分別為3-44 mol mol-1(冷渦Ⅱ)，1-36 mol mol-1(冷渦Ⅰ)，3-21 mol mol-1(冷渦Ⅰ衰退)和5-20 mol mol-1(沒有渦)。氮磷比值與密度的關(guān)系表明，如果不考慮生物活動(dòng)，南海深層涌升上來(lái)的水團(tuán)其氮磷比值均約為13.7(s.d.=0.3)。高的氮磷比值模式，一定被產(chǎn)生于一個(gè)原位的生物過程，產(chǎn)生氮，消耗磷，或者兩個(gè)過程兼而有之。我們推測(cè)是固氮，調(diào)查區(qū)域大

7、量束毛藻的存在，以及海表觀測(cè)到束毛藻的水華，支持了固氮這一假設(shè)。海流分布特征表明湄公河沖淡水區(qū)高氮磷比值固氮藻類的降解對(duì)冷渦區(qū)的影響是有限的。因此，南海西部冷渦區(qū)觀測(cè)到的高氮磷比值是固氮對(duì)冷渦的響應(yīng)，且高營(yíng)養(yǎng)鹽比值來(lái)源于冷渦區(qū)的原位生產(chǎn)，即冷渦發(fā)生時(shí)，寡營(yíng)養(yǎng)鹽海區(qū)的固氮也隨之促發(fā)，氮磷比值隨之出現(xiàn)異常高值。冷渦衰退時(shí)，氮磷比值又降回到背景值。 在此基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為：處于冷渦不同發(fā)展階段的營(yíng)養(yǎng)鹽比值模式的顯著差異，是生物固氮對(duì)不同