南海海盆中深层水体翻转过程的多参数示踪

The South China Sea (SCS) is a semi-enclosed basin with some properties similar to an open ocean. So far, our knowledge of intermediate and deep-water circulation process in the SCS is still rare. The traditional hydrological observation cannot obtain the time information of water transportation. The chemical tracer is a key tool to track the intermediate and deep ocean processes. In this proposal, 39Ar is used firstly in the SCS and CFCs and SF6 are also induced together to study the basin scale water transport, ventilation. Based on the tracer data, the information of intermediate and deep water processes such as transportation and mixing could be obtained. And then, we try to seek any possible impact factor from western Pacific Ocean. Using CFCs, SF6 and 39Ar together, it would be possible that we firstly obtain full depth water age distribution, and then hydrological and chemical methods could be tested each other. The temporal and spatial distribution of tracers and water mass ages could be used to confirm the meridional overturning circulation (MOC) in the SCS. Furthermore, anthropogenic perturbation in the SCS could be quantified. Finally, it is possible that we could find any potential response of intermediate and deep water circulation and ventilation to the global change.

南海具有开阔海盆及半封闭海盆的“双重特性”，其中深层的水体翻转环流过程我们所知较少。传统的水文观测手段无法获取水体传输过成的时间信息，化学示踪是准确认知南海中深层海洋学过程的有效手段。本研究首次将39Ar引入南海，并结合CFCs与SF6，开展南海海盆尺度的水体传输，通风过程研究，获得水体示踪物空间分布特征，了解南海水团、尤其是中深层输运和混合过程，进而探讨西太平洋水对南海中深层水团及环流过程的影响。CFCs、SF6和39Ar的联用，可首次获取南海全深度的水体年龄分布，可望实现水文观测与化学观测手段的相互印证与拓展。并通过重复观测数据和历史数据，探究南海化学示踪物分布及水团年龄的时空变化，获得南海中深层水翻转的示踪证据，量化人为扰动信号在南海水体影响程度和变化。最后，探究全球变化背景下南海中深层环流及通风过程的响应情况及潜在效应等。

南海是一个开展立体、多维海洋学研究的理想区域。南海与西太平洋的水团传输过程，对我国及其周边海域的环流、热盐收支及气候环境变化等都具有重要意义。总体而言，南海海域的瞬态示踪研究主要仍集中于中上层水体，而包括南海及其他海盆的中深层海洋学过程仍是我们认知的薄弱环节。传统物理海洋学方法无法给出水体输运的时间信息，而以氟氯烃、六氟化硫及氩-39等化学瞬态示踪剂特有的时间量度，为我们研究南海中深层水体翻转等过程提供了强有力的手段。.项目执行期间，完成了西太平洋-吕宋海峡-南海这一重要水体交换区域的示踪剂观测。开展南海与西太平洋之间水体交换过程的示踪研究。获取了氟氯烃、六氟化硫及氪氩同位素（氪-85，氩-39）在南海的穿透深度及其定年时间范围。首次获取中深层水体氩-39分布，捕捉到吕宋海峡深水瀑布存在的化学示踪证据。首次在南海海盆获取氪-85数据，验证了多参数联用的可行性及定年结果的可靠性。项目执行过程中，通过对相关数据的挖潜与深入分析，以定年数据为依据，获得了耗氧速率随温度变化的分布特征，明确了温度在调控生化速率过程中的重要作用。.本项目的相关研究结果具有其科学研究的必要性和现实意义。以氟氯烃和六氟化硫为基础，结合氩-39这一中深层水体示踪剂，基于多参数的联合示踪，可望为后续水文、生物化学等过程研究提供研究基准和参考依据。总体而言，本研究是一个极有意义的开端，为未来进一步拓展相关研究打下了坚实基础。.