近日，《海洋學進展》（Progress in Oceanography）在線刊登了我院周寬波博士為第一作者, 戴民漢院士為通訊作者，題為Impact of physical and biogeochemical forcing on particle export in the South China Sea的最新研究成果。該研究通過對位于南海北部的時間序列站-東南亞時間序列站 (South-East Asian Time-series Study (SEATS,116^oE, 18^oN)) 顆粒物質輸出通量的長時續觀測 (2004-2014)，探尋控制其量級的主要物理與生物地球化學驅動因子，并為未來準確模擬顆粒物通量的時續變化提供了新的建議。

采用歐拉觀測方式的長時間序列觀測站是研究海洋物理與生物地球化學的主要手段之一，近期研究表明，若要區分人為和自然因素對海洋生產力的影響，長時間序列觀測是必須的，比如在溫帶海洋需要至少40年的時間尺度。時間序列站能夠幫助我們理解海洋碳循環以及相關生源要素循環在季節、年際甚至更長時間尺度上的變化，并探尋在物理、化學以及生態系統尺度上的主控因子。目前世界上正在運行的時間序列站主要為夏威夷時間序列站 (A Long-term Oligotrophic Habitat Assessment, ALOHA) 和百慕大時間序列站 (Bermuda Atlantic Time-series Study, BATS)，兩者均位于貧營養的開闊大洋。而SEATS站是迄今為止仍在運行的少數幾個位于陸架邊緣海的時間序列站。該站位由臺灣海洋學家發起，是當時首個位于陸架邊緣海的時間序列站。2008年后由海峽兩岸合作并共同維護。

該研究更新了2004-2014十年間的各物理與生物地球化學參數，如溫度，鹽度，營養鹽，顆粒有機碳和葉綠素等 (如圖1)，并運用放射性同位素²³⁴Th作為示蹤手段，對顆粒物質的輸出通量進行了時續觀測。

圖1 南海SEATS站2004-2014年間，上層溫度、鹽度、磷酸鹽、葉綠素、顆粒態²³⁴Th、以及顆粒有機碳的時續變化

該研究發現，混合層的動態變化是控制輸出通量的主要物理因子，中尺度渦旋以及黑潮入侵也對其有所影響。從生物地球化學角度觀之，輸出通量主要受生物量大小控制，而浮游植物群落結構亦能夠起到微調作用。比如，在相同生物量的情況下，硅藻占比越大，輸出通量越大 (如圖1所示)。

圖2 控制上層輸出通量的主要生物地球化學因子的概念圖 (LBHD: 低生物量高硅藻比例; HBHD: 高生物量低硅藻豐度; HE: 高輸出通量; LE: 低輸出通量)

該研究最后將觀測的輸出通量與模型的結果進行比對，發現模型能較好模擬輸出混合層的顆粒物通量，而對于100 m界面的輸出通量則不能取得較好的結果。主要原因是現有模型均基于表層遙感葉綠素，并未考慮次表層的變化。因此，未來準確模擬輸出通量的關鍵是次表層葉綠素的變化。

該工作對我院開展邊緣海時間序列站觀測具有重要意義，未來將繼續SEATS時間序列站觀測，并為其成為世界知名陸架邊緣海時間序列站而努力。

該工作得到了國家自然科學基金重大研究計劃（91328202）、重點項目（41730533）以及科技部重大科學研究計劃（2015CB954000）的資助。路易斯安那州立大學Kanchan Maiti教授，中國科學院南海海洋研究所修鵬研究員、自然資源部第三海洋研究所王磊副研究員、我院陳蔚芳博士、陳君慧工程師、洪清泉博士、馬軼凡博士生、謝聿原博士為該研究共同作者。

論文來源：Zhou, K.B., Dai, M.H.*, Maiti, K., Chen, W.F., Chen, J.H., Hong, Q.Q., Ma, Y.F., Xiu, P., Wang, L., and Xie, Y.Y., (2020). Impact of physical and biogeochemical forcing on particle export in the South China Sea, Progress in Oceanography, 187, 102403. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2020.102403

論文鏈接：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0079661120301427