南海北部“生物泵”全深度锚系观测及调控机制研究

"生物泵"不仅是海洋上层碳汇效应的引擎，也是决定生源颗粒（蛋白石，碳酸钙和有机质）沉降、矿化和保存的重要控制因素。尽管对南海生源颗粒通量及其组成已有一定了解，但由于缺乏表层和深层同步的观测资料，特别是遥感-物理-化学-生物同步的长期观测资料，目前还很难对南海生源颗粒通量和生物泵结构的调控机制作出全面评估。本研究拟在南海北部SEATS站附近布置包括上层气象生态浮标和深层捕获器在内的综合锚系，同时，在上升流区和海盆区布放深层沉积物捕获器，重点研究生源颗粒通量、粒度结构、浮游生物种群组成、无机碳/有机碳、蛋白石/碳酸钙等比值的时序变化，结合遥感资料，揭示中尺度涡对"生物泵"强度、结构及其空间变化的影响，构建南海北部"季风和ENSO强迫-上层生态响应-颗粒通量"作用模式，为南海深部计划"深海沉积和古海洋学"、"海底微生物和地球化学"、"生物地球化学模式"提供部分现代观测资料。

“生物泵”不仅是海洋上层碳汇效应的引擎，也是决定生源颗粒（蛋白石，碳酸钙和有机质）沉降、矿化和保存的重要控制因素。本研究通过在南海北部布置包括上层气象生态浮标和深层捕获器在内的综合锚系，重点研究生源颗粒通量、粒度结构、浮游生物种群组成、无机碳/有机碳、蛋白石/碳酸钙等比值的时序变化，结合遥感资料，揭示中尺度涡对“生物泵”强度、结构及其空间变化的影响，构建南海北部“季风和ENSO强迫-上层生态响应-颗粒通量”作用模式，为南海深部计划“深海沉积和古海洋学”、“海底微生物和地球化学”、“生物地球化学模式”提供部分现代观测资料。. 项目执行四年期间， 共在南海北部7个站位布放和回收了17套时长达 1年、共36套次时间系列沉积物捕获器的潜标，共获得了540余个高时空分辨率的时间系列沉降颗粒样品。其中北部站点（SCS-N）构建了集上层气象-水文-生态浮标和深部水体生物地球化学通量观测为一体的平台。. 通过时间系列沉降颗粒样品无机、有机和同位素地球化学分析，微体生物鉴定，结合遥感资料和现场船基调查资料，比较全面地揭示了南海北部深部生物泵的时空变化规律及其季节和年际尺度的调控机制：在季节尺度上，由季风引起的混合层深度变化及其控制的上层水体营养供应是南海生物地球化学通量增加的第一控制因子；其次冬季风引起的中尺度冷涡以及夏季南海西部的偶极子均可以使深部生物泵加强；沙尘暴和台风则在短尺度上对深层生物泵产生影响。第一次观测到了ENSO循环对南海深部生物泵的影响。总体上，El Nino影响年南海中部和北部生物地球化学通量可以降低50%，其中北部尤为明显。ENSO循环可能主要通过影响冬季混合层强度变化、中尺度涡以及沙尘暴和台风等影响南海的生物泵过程。. 本项目基于大量观测资料，比较全面地揭示了南海北部深部生物泵的时空变化规律及其主要调控机制，初步查明了沉积记录中生源颗粒保存机制及硅藻等的古环境记录的真实信号。从深部生物泵过程、生源颗粒现代沉积过程和古环境替代指标等角度，为“南海深部计划”重大研究计划作出贡献。