南沙群岛海域深层海水碳垂直通量

生命物质在海洋中由一个深度向另一个深度传输的通量是决定海洋生态系统结构和机能的重要因素之一定量研究海水中碳的垂直通量是了解上述总通量过程中的重要一环.由于碳循环与人类生存密切相关,近年来这方面的研究工作已引起越来越多科学家的兴趣[1~5].定量研究深层海水中碳垂直通量是碳循环研究的一个方面.     

琉球群岛邻近海域溶解有机碳的初步研究

测定了１９９７ 年７ 月份琉球群岛邻近海域的溶解有机碳（ＤＯＣ） ,发现ＤＯＣ的最高浓度存在于表层水中,为１６３μｍｏｌ／Ｌ,底层水ＤＯＣ的平均浓度为５０μｍｏｌ／Ｌ左右,最低为３９μｍｏｌ／Ｌ,且浓度相对保持恒定。黑潮北端ＤＯＣ的浓度要高于南端,研究认为东海是ＤＯＣ的一个源。     

东海中北部海域秋季表层海水中无机碳与海气界面碳的迁移

基于2010 年11 月对长江口外东海中北部海域的综合调查, 系统研究了该海域的无机碳体系参数的分布特征、海?气界面二氧化碳通量及其影响因素。研究结果表明, 该海域秋季溶解无机碳(DIC)高值区主要出现在调查海域东北部及长江口附近海域, 而调查海域南部DIC 含量较少且变化平缓, 其主要是受台湾东部流向东北方向的黑潮支流及长江冲淡水的影响; 表层海水CO₂分压(pCO₂)值变化范围为40.8～63.5 Pa, 呈现沿黑潮支流流入方向由东南向西北逐渐增高的趋势。秋季表层海水pCO₂与温度(T)、盐度(S)有较好的负相关性, 说明海水温度升高和盐度增加, pCO₂降低, 反之亦然。另外, 通过估算得出, 秋季CO₂海-气交换通量为2.69～33.66 mmol/(m²·d), 平均值为(14.35 ± 7.06 )mmol/(m²·d),其在长江口邻近海域相对较大, 而在调查海域南部相对较小; 2010 年秋季水体向大气释放CO₂的量(以碳计)为(2.35 ± 1.16)×104 t/d, 是大气CO₂较强的源, 说明东海中北部海域秋季总体上是CO₂的源。     

北太平洋亚热带环流区与西太平洋暖池区浮游动物群落垂直分布的差异及其对碳通量的意义

The mesozooplankton in both epipelagic and mesopelagic zones is essentially important for the study of ecosystem and biological carbon pump. Previous studies showed that the diel vertical migration(DVM) pattern of mesozooplankton varied among ecosystems. However, that pattern was largely unknown in the Western Pacific Warm Pool(WPWP). The vertical distribution, DVM and community structure of mesozooplankton from the surface to 1 000 m were compared at Stas JL7K(WPWP) and MA(North Pacific Subtropical Gyre, NPSG). Two sites showed similarly low biomass in both epipelagic and mesopelagic zones, which were in accordance with oligotrophic conditions of these two ecosystems. Stronger DVM(night/day ratio) was found at JL7K(1.31) than that at MA(1.09) on surface 0–100 m, and an obvious night increase of mesopelagic biomass was observed at JL7K, which was probably due to migrators from bathypelagic zone. Active carbon flux by DVM of zooplankton was estimated to be 0.23 mmol/(m2·d) at JL7K and 0.16 mmol/(m~2·d) at MA. The community structure analysis showed that calanoid copepods, cnidarians and appendicularians were the main contributors to DVM of mesozooplankton at both sites. We also compared the present result with previous studies of the two ecosystems,and suggested that the DVM of mesozooplankton was more homogeneous within the WPWP and more variable within the NPSG, though both ecosystems showed typically extremely oligotrophic conditions. The different diel vertical migration strength of mesozooplankton between NPSG and WPWP implied different efficiency of carbon pump in these two ecosystems.     

南沙群岛海域沉积物-海水界面间营养物质的扩散通量

主要研究了南沙群岛海域泻湖及礁外沉积物间隙水生态系中的营养 组份 ＮＯ３－Ｎ， ＮＯ２－Ｎ， ＮＨ４－Ｎ， ＰＯ４－Ｐ， ＳｉＯ３－Ｓｉ及其在沉积物一海水界面间扩散转 移通量，结果表明：（１）该海域间隙水中营养组份的浓度较高，∑Ｎ／Ｐ礁外间 隙水高于泻湖间隙水，相对而言，泻湖间隙水中缺氮，礁外间隙水中缺磷，礁外 间隙水中营养组份的垂直分布各异。（２）该海域沉积物活性明显高于东中国 海，沉积物中大量营养组份向上覆海水扩散转移，Ｈ４ＳｉＯ４是礁外界面扩散是最 大的组份，而在泻湖中ＮＯ３－或ＮＨ４＋是最大扩散量的组份，礁外界面Ｈ４ＳｉＯ４， ＮＯ３－扩散大于泻湖，这些扩散转移特征由组份本身的性质与环境特性决定； （３）该海域水温高是造成间隙水中营养组份大量产出并向上覆海水扩散转移 的主要原因，温度高，沉积物释放出营养组份的表现活化能降低，沉积物的活 性增强，从而释放扩散出大量的营养组份。     

南沙群岛海域夏季沉降颗粒的垂直通量

根据1999年7月航次在南沙群岛海域现场投放沉积物捕获器所取得的样品及分析结果，计算了南沙群岛海域夏季沉降颗粒的垂直通量、沉降颗粒中有机碳、总磷、有机磷的垂直通量，以及沉降颗粒中有机碳的百分含量，通过与南海其它海区及南沙群岛海域不同季节的沉降颗粒垂直通量作比较，认为南沙群岛海域沉降颗粒的垂直通量具有区域性和季节性的特点。     

南海的碳通量研究

根据水通量的箱式模型,南海由跃层深度和海槛深度分成3个箱子.当海水上升至箱子Ⅰ时,由于生物的同化作用,海水中溶解的无机碳转化成颗粒态有机碳.这部分颗粒碳有一部分在箱子Ⅰ中即分解转化为溶解态的无机碳,而其余部分沉降至箱子Ⅱ,同样在箱子Ⅱ中一部分分解,一部分继续沉降至箱子Ⅲ,在箱子Ⅲ中也进行同样过程,最后的一部分颗粒碳未被溶解而进入沉积物中.由南海的初级生产力、沉积速率、沉积物含碳量及深海盆水溶解氧的平均消耗率计算了南海碳的固-液通量;根据碳在各箱子的质量平衡方程,求得了各箱子碳的通量值,从而建立起南海碳的通量模型.进入南海的碳通量,占总输入碳99%的碳主要经由中层水和底层水进入南海,然后随海水的上升而进入南海上层,在南海上层与河水和雨水带来的,占总输入的1%的碳相汇合.进入南海碳的总量为601×10⁴mol/s,而通过沉积离开南海的碳量为3.8×10⁴mol/s,即有0.6%的碳损失到沉积物中.南海对大气而言,净通量是吸收约为4.4×10⁴mol/s,而南海对全球海洋的净通量是输出约1×10⁴mol/s,碳在南海箱子Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的更新时间分别为1.5a、44a和79.3a.     

台湾海峡夏季海水及某些营养盐水平通量

根据国家海洋局第三海洋研究所１９８４－１９８５年“台湾海峡西部海域综合调查”历史资料和１９９４－１９９５年“台湾海峡碳及生源要素通量研究”课题的现场调查资料,计算出台湾海峡南、北两个断面夏季海水、铵、硝酸盐、亚硝酸盐和磷酸盐的水平迁移通量。     

冬季东海典型海域颗粒有机碳的垂直分布

就冬季东海陆架典型海域POC的垂直分布进行了研究。结果表明受黄海沿岸流影响的中陆架砂质区POC和悬浮体含量高,POC的垂直分布表现为从表层到底层逐渐增高;悬浮体含量低的中陆架济州岛西南泥质区和砂质区,POC含量低,其垂直分布比较均匀。POC的垂直分布与海水体中的总悬浮颗粒物浓度、陆源沉积物供应和海洋生物作用密切相关。     

东海浮游桡足类的摄食活动及其对垂直碳通量的贡献

于１９９３年１０月和１９９４年４月在东海进行了桡足类自然群体肠道色素含量测定１９９４年４月还在２个４８ｈ连续观测站上进行肠道色素排空率实验。     

夏季南海水团垂直分布的聚类分析研究

以南海夏季不同深度层次的各站位的温度，盐度，pH，O2，硝酸盐，亚硝酸盐，铵，磷酸盐，硅酸盐等水化学参数作为变量，实施Q型多维聚类分析，聚类分析结果表明，在垂直方向上，南海的水团可划分为南海表层水，南海次表层水，南海中层水，南海深层水和南海深海盆水等5种类型，聚类分析结果与温盐点聚图解所得的结论完全一致，南海夏季调查的多维聚类分析及T－S点聚图一致表明，南海的海水有着良好的成层结构，自海面至海底的水体运动自然形成了化学性质各异的五个水团。     

南沙珊瑚礁生态系的碳循环

99-4航次对南沙珊瑚礁区进行了考察，利用现场投放沉积物捕捉器采集沉降颗粒物样品，从生物与非生物体系两个侧面对南沙珊瑚礁生态系的碳循环作了深入的研究。结果表明，无机碳是珊瑚礁生态系中各种样品碳的主要存在形式，总碳的收支主要受到溶解平衡与钙化作用的控制。有机碳在珊瑚礁泻湖中具有很高的循环效率，泻湖中垂直转移的颗粒有机碳有93％以上在进入沉积物之前被释放，其中生物碎屑的颗粒有机碳释放率约为99％。珊瑚礁植物尤其是与珊瑚共生的虫黄藻等的光合作用以及珊瑚礁的拟流网模型、休渔模型分别代表了构成珊瑚礁有机碳循环的两个主要方面，即：高效循环和稳定补充。因而珊瑚礁保护应当重点保护珊瑚礁水环境和生物多样性资源。     

黄海夏季水域沉降颗粒物垂直通量的研究

20 0 2年 8月 ,沿穿过黄海冷水团的青岛至济州岛断面 ,在 4个站位放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物。镜检发现无机颗粒物、生物粪球以及混杂聚合体是本断面沉降颗粒物主要类型。测定结果显示沉降颗粒物中的颗粒有机碳 (POC)、颗粒有机氮 (PON)、颗粒碳 (PC)、颗粒氮 (PN)和颗粒磷 (PP)的百分含量均呈现从表层到底层逐渐下降的趋势。采用两个改进的模型对底层颗粒物再悬浮比率进行了计算 ,显示黄海海域夏季底层沉降颗粒物再悬浮比率为 90 %— 96%,表明底层沉降颗粒物主要来源于沉积物的再悬浮。两模型所得结果一致 ,证明用温跃层底部颗粒物沉降通量代表水体中颗粒物净沉降通量的假设是合理的。水体中颗粒物、POC及PON的净沉降通量 (±SE)分别为 ( 1 2 65± 3 5 5 )g/(m2 ·d)、( 0 2 9± 0 0 4 )g/(m2 ·d)和( 0 0 6± 0 0 1 )g/(m2 ·d)。     

南海北部海区水团分析

以模糊聚类为主要方法,在南海北部海区划出8个水团:沿岸冲淡水团(F)、近岸混合水团(M)、暖表层水团(WS)、表层水团(S)、表-次层混合水团(SU)、次层水团(U)、次-中层混合水团(UI)和中层水团(I).对各水团的形成、基本特征、变性特点以及消长变化和分布规律进行了综合分析.可将它们分为3种类型:径流冲淡型——F,浅海变性型——M、WS、S、SU和深海大洋型——U、UI和I.     

南沙珊瑚礁生态系中元素的垂直转移途径

于１９９３年和１９９４年用沉积物捕捉器采集南沙永暑礁和渚碧礁内的沉降颗粒物,用中子活化法分析元素的含量并计算通量,通过对生源要素的统计相关分析,垂直沉降颗粒物中的元素人,非生源要素在泻湖中的停留时间的探讨,研究了南沙珊瑚礁生态系中元素的垂直转移途径,结果表明,在南沙珊胡礁泻湖中元素的停留时间较海水中短,元素的循环速率高,且尤以与生物作用有关的元素为甚;颗粒物中非生源要素的垂直转移主要是通过生物过程     

南沙群岛海域第四纪颗石藻类初步研究

通过对南沙海域表层沉积及活塞钻孔中颗石藻化石相对丰度和属种分异度的分析,得出颗石藻的组合面貌,并讨论了影响颗石藻组合的环境因素及晚更新世以来的气候变化。     

夏季黄东海硝酸盐垂向扩散通量的分析

湍流扩散过程导致的硝酸盐垂向输运对海水表层的浮游植物生长和初级生产力的大小有着重要影响。本文基于2018年夏季黄、东海水文环境、硝酸盐浓度和湍动能耗散率的同步、原位数据,分析了海域温度、盐度和硝酸盐的空间分布特征,结果表明营养盐含量丰富的黄海冷水团、长江冲淡水、东海北部底层混合水与黑潮次表层水是影响研究海域硝酸盐分布的主要水团。利用垂向湍扩散硝酸盐通量公式,计算了三个选定断面上的硝酸盐垂向扩散通量,其高值区与湍流扩散系数的高值区的位置基本一致。针对存在明显硝酸盐跃层的站位,计算得到跨硝酸盐跃层的垂向通量F_ND的范围在-9.78—36.60mmol/（m²·d）之间,在黄海冷水团区,夏季温跃层限制了该区营养盐向近表层的湍流垂向扩散;东海北部底层混合水区,湍流垂向扩散向上层补充了大量硝酸盐,促进了跃层之上浮游植物的生长;黑潮次表层水影响海区,夏季中层水体混合较弱,跨跃层的垂向通量也普遍偏低。开展硝酸盐垂向扩散通量的计算与分析,对进一步明确营养盐的输运机制有着重要研究意义。     

东海颗粒碳的垂直转移过程

在１９９３年和１９９４年两个航次中，利用震动式取样从东海陆架取得３个柱状岩芯样品。对其进行了ＰＯＣ，ＰＩＣ，ＰＯＮ含量和粒度分析，并同其上覆水体的ＰＯＣ，ＰＩＣ以及总颗粒物的垂直通量和悬浮体作了比较。