中尺度过程对海洋上层水体溶解有机物迁移和转化的影响

To deeply explore the interactions of various biological processes on the cycling of marine dissolved organic matter in the marine environment, mesoscale processes in the low latitude ocean should be an ideal study setting for suck kind of topic. We propose to carry out the study of the interaction of microbial with marine dissolved organic matter in the northern South China Sea and northwest Pacific region’s mesoscale processes. The spatial and temporal variation of mesoscale process will be elucidated with multiple sensing techniques to estimate the in situ production within the processes. The variations of nutrients, marine dissolved organic matter and microbial will be characterized. Incubation experiments combined with the in situ observations will be designed to explore their interactions and controlled factors. The accumulation and transport of refractory dissolved organic matter will be estimated to shed the light on the impact of mesoscale process on the regional carbon cycles.

低纬度中尺度过程区域是开展时空尺度下溶解有机物和微生物的相互作用研究，深入了解不同生物类群之间相互作用如何影响海洋有机质在海洋中的转化的重要场所。本课题拟在南海北部和西北太平洋区域，利用多源遥感时间序列数据，刻画中尺度过程的时空分布特征，对涡旋区域的初级生产力进行估算；揭示涡旋不同位置和深度中营养盐、溶解有机物和微生物分布特征；利用现场观测和培养实验分析溶解有机物转化与微生物改造的控制因素及其相互作用；揭示中尺度过程中不同性质有机物的产生和潜在的积累过程；相关成果将有助于提升中尺度过程对南海北部和西北太平洋碳循环过程影响的认识。

项目首次在培养体系中理解和预测了中尺度涡旋影响下的区域中古菌参与的碳流动过程，刻画了中尺度涡过程可将中层水MGI产生的大量新的有机物质带入DCM层，而这些新的“有机碳”为DCM层的 MGII古菌提供了重要碳源；也阐明了中尺度涡过程引起的垂向混合，可以促进有机碳的垂向输送过程，输出速率远高于海盆区无中尺度涡影响下相近深度的输出速率。特别是气旋-反气旋过程可以有效增加水平跨陆坡输出碳量。因此在不考虑中尺度过程的情况下估算海区垂向和水平方向跨陆坡碳输送，会在一定程度上低估有机碳的输出通量。核磁共振（NMR）光谱和傅里叶变换离子回旋质谱（FTICR/MS）显示，ACE内DOM分子的均匀性高于ACE边缘的分子。外部营养物质的小规模上涌可能有助于提高生产力和产生更新鲜的DOM，在涡流边缘的CHNO和CHNOS化合物和低分子量化合物的比例更高。特别是首次报道在中层和深海深度，有一套不寻常的~10种丰富的和~35种不太丰富的叔丁基苯衍生物，有可能作为海洋食物链中的内分泌干扰物，还有~20种推定为细菌来源的酮类，其浓度为数微摩尔，在ACE边缘的1000米深处有明显的最大值。海洋水柱的中尺度化学异质性可能会延伸到比目前预计的更大的深度，并可能产生影响深海生物群、DOM的埋藏以及营养物质和微量元素循环的活动热点。