全球海洋硅循环及研究中面临的主要挑战

海洋硅循环是海洋生物地球化学循环的关键过程之一,对调控全球二氧化碳浓度、海洋酸碱度和多种元素(氮、磷、铁、铝等)的循环具有重要作用。在当今气候变化和人类活动影响日益增强的背景下,硅循环与“生物泵”及碳循环的紧密联系,是其成为地球科学领域研究热点的主要原因。海洋中硅的外部来源主要为河流、地下水、大气沉降、海底玄武岩风化作用和海底热液输送5个途径,在全球气温变暖趋势的影响下,极地冰川融化成为高纬度海域不可忽视的硅源。生物硅在沉积物中的埋藏、硅质海绵和生物硅的反风化作用是重要的海洋硅移除过程。海洋硅循环过程复杂,受生物(生物吸收、降解)、物理(吸附、溶解)和化学(矿化分解和反风化作用)多重因素的影响,针对海洋硅循环关键过程的研究有助于综合评估海洋硅的“源-汇”和收支。本文总结了海洋硅循环的主要过程及海洋硅的收支,根据国际和国内研究现状讨论了当前海洋硅循环研究中面临的主要问题和挑战。现有研究成果显示,海洋硅的外源输入和输出通量比以往的评估分别增加了2.4和2.2倍。在短时间尺度内(<8 ka),全球海洋中硅的收支大致平衡,海洋硅循环基本处于稳定状态。气候变化和人类活动导致河流输送至陆架边缘海的硅通量发生变化,可能影响硅藻等海洋浮游植物种群结构,是未来海洋硅循环研究需要关注的问题之一。陆架边缘海较高沉积速率和强烈的反风化作用提高了该区域生物硅的埋藏效率,准确评估该区域生物硅的埋藏通量仍是亟须解决的难题。目前的研究评估了全球海洋浮游硅藻、硅质海绵以及放射虫生产力,而海洋底栖硅藻生产力的贡献受到忽视,未来需要关注底栖硅藻对生物硅的贡献及其在海洋硅的生物地球化学过程中的作用。     

渤海叶绿素a的时空分布及其影响因素

本文结合2019年四个季节渤海叶绿素a浓度的现场观测数据和卫星遥感资料,系统分析了渤海叶绿素a的时空分布规律及其影响因素。调查结果显示,2019年渤海春、夏、秋、冬季节叶绿素a浓度范围分别为0.4～6.8、0.5～14.9、0.2～6.5和0.4～0.9μg/L,平均浓度分别为(1.6±1.2)、(3.0±4.2)、(1.0±0.8)和(0.6±0.2)μg/L,叶绿素a浓度的季节分布规律为夏季>春季>秋季>冬季。四个季节近岸叶绿素a浓度明显高于远岸;夏季层化现象明显,表层叶绿素a浓度明显高于中、底层,春、秋、冬季节垂直混合均匀。冬季温度是浮游植物生长的主要影响因素,夏、秋季节浮游植物生长受沿岸河流营养盐输入影响显著,尤其是夏季,受黄河水沙调控影响,黄河月径流量峰值由以往的秋季提前至夏季,使得夏季营养盐得以补充,进而导致叶绿素a浓度显著增加,渤海叶绿素a峰值发生的季节总体上由以往的春、秋季转变为春、夏季。研究结果揭示了渤海叶绿素a的时空变化特征,为深入认识渤海生态系统的结构和功能提供了数据基础。