夏季南极普里兹湾N2O陆缘水边界锋面混合过程研究

N2O是具有强温室效应并对臭氧层有破坏作用的气体，有关海洋N2O的研究在过去近50年间已经取得大量成果。然而，南大洋N2O研究至今仍相当有限。模型研究显示南大洋可能是N2O的重要来源，现场研究提出海洋锋面结构存在较非锋面结构区高的N2O分压。普里兹湾陆缘水边界（CWB）是由高温高营养盐低铁的绕极深层水(CDW)和低温相对高铁的陆架水(ISW)交汇而成，因此该锋面可能存在较强生物活动。由此提出假说，CWB存在N2O的非保守混合过程，生物生产过程是导致N2O偏离保守混合过程的首要因素。本研究拟运用主流N2O分析方法和稳定同位素法对ISW-CWB-CDW水体中N2O及相应的稳定同位素进行分析,研究CWB中N2O混合过程，并初步探讨南大洋N2O向大洋内部输运通路存在的可能性。本研究对揭示锋面系统对南大洋N2O收支贡献以及进一步了解南大洋N2O形成及其生物地球化学循环过程有重要意义。

本研究计划通过研究，描述普里兹湾水体中N2O分布特征，海气通量分布及其影响因素。了解N2O在CWB中的混合过程是否存在非保守过程，若存在非保守过程，量化生物生产对N2O贡献。运用稳定同位素方法确认CWB中N2O可能的形成机制。初步探讨普里兹湾区水体N2O去向。通过三年的研究，已经完成计划预订目标，仅在研究手段上存在少许差异。研究显示，普里兹湾存在两个主要水体，及陆架水和大洋水体，进一步细分，可观察到陆架水的复杂构成，包含了南极表层水、冬季水及冰架水等，而大洋水体则包含了绕极深层流为主的水体。在这两个水体中，N2O的分布特征存在极大的差异，一边是受到融冰水严重影响的陆架水体，水体中N2O呈不饱和特征，并在表层北向延伸；另一边是深层水体，水体中N2O呈过饱和特征，并在200m深处可见N2O极高值。通过对物理混合过程和生物形成机制的分析和探讨，发现普里兹湾可能存在带状分布的N2O异常高值，这种高值与上层绕击深层流中发现的N2O高值具有明显不同的形成机制，可能是现场来源，而非由传输过程带来。这说明两个水团的混合过程可能促使N2O出现不保守混合过程。此外，对现场数据的分析还可以发现，传统认为南大洋是大气N2O来源的观念需要审视。现场为观察到绕极深层流的上涌并突破表层水体与大气直接接触，而绕极深层流与陆架水混合的结果是水团的下层，这也是混合可能产生的N2O往深层水体输送。进一步需要结合其他参数进一步明确异常高值的形成过程。