多同位素指标在东北印度洋水文过程研究中的应用

Considering the importance of the northeastern Indian Ocean in the global climate evolution, it is very important to understand the main water mass structure, hydrographic cycle and transport process in the northeastern Indian Ocean. This study intends to use combined stable oxygen, hydrogen, carbon isotope (δ18O, δD and δ13C) and dissolved inorganic carbon radioactive carbon isotope (DI14C) method to obtain the isotope distribution characteristics of the main water masses, and improve our knowledge of the water mass structure, vertical/horizontal exchange and ocean hydrographic cycle in the northeastern Indian Ocean; the air-sea exchange processes will also be analyzed to evaluate the potential of anthropogenic CO2 uptake in this area and validating ocean general circulation models.

东北印度洋在全球气候演变中具有十分重要的作用，深入认识东北印度洋水团结构、水文循环及输运过程至关重要。本研究拟利用稳定氧、氢、碳同位素（δ18O、δD及δ13C）以及溶解无机碳放射性碳同位素（DI14C）相结合的方法，来获得东北印度洋主要水团的同位素分布特征，从而认识其水团结构、垂直/水平交换及海洋水文循环过程；同时分析该海域的海气交换过程，评估东北印度洋吸收人类活动CO2的潜力；为海洋环流模拟研究提供重要的基础数据。

东北印度洋在全球气候变化中具有十分重要的作用，通过海水多同位素指标深入认识东北印度洋水团结构、来源及垂直/水平交换等水文过程具有重要的科学意义。本项目通过东北印度洋80°E—99°E，6°S—6°N海域32个站位5-5000m全水柱深度范围内297套高精度δ18O、δD数据和152个高精度Δ14C数据，获得了研究海域主要水团的δ18O、δD和Δ14C同位素组成及其δ18O、δD与盐度的特征线性关系。通过对比研究海域水团同位素特征值与周边海域水团的同位素组成，揭示出研究海域上层主要受到Wyrtki射流（WJs）、赤道潜流(EUC)、孟加拉湾淡水（BOBFW）及印尼穿越流（ITF）的影响；推测中层水主要受到红海中层水、阿拉伯海中层水及南半球亚热带模态水的影响；而深层水的来源则主要是由北大西洋深层水（NADW）和南极底层水（AABW）混合而成；δ18O、δD和Δ14C多同位素指标的综合变化指示出印度洋深层水在赤道I414站位附近可能存在上涌过程。.利用项目所获新的海水Δ14C数据与历史数据的比对，评估了东北印度洋过去四十年以来核爆碳吸收过程的年代际变化。2014年，研究海域平均核爆碳储量达7.2 × 109个14C原子/cm2，与1978年相比平均上升了54%；核爆碳储量的增加主要可归因于南半球亚热带环流的向北输运以及赤道地区WJs和EUC等季节性洋流的向东输运。2014年，核爆碳在研究海域的平均渗透深度达520m，是1978年的三倍多。核爆碳在研究区域的渗透方式从以海气交换为主转换为通过上层与中层的垂直交换向下渗透为主。同时，区域性水文过程对核爆碳吸收的影响十分显著：垂直交换活跃的赤道地区吸收核爆碳的潜力最大；赤道南侧5°S地区受南印度洋水平对流影响，核爆碳储量增幅最大；孟加拉湾海域由于存在淡水障碍层，对人类活动产生的核爆碳吸收相对较弱。.项目所获海水多同位素数据对识别东北印度洋水团结构、垂直/水平交换等海洋水文循环过程具有重要的科学意义。所获δ18O、δD数据填补了全球海水氢氧稳定同位素数据库在研究海域的部分空白。研究区核爆碳储量的年代际变化对于评估东北印度洋对人类活动CO2吸收的潜力具有重要的指示意义。