近日，中國科學(xué)院海洋研究所海洋生源物質(zhì)循環(huán)與碳匯過程研究組在揭示西太平洋最小含氧帶（OMZ）對深海碳匯影響方面取得新認(rèn)識(shí)，系列研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Marine Environmental Research上。

大洋OMZ作為橫亙在大洋上中層廣闊的低氧水體，其在全球變暖的背景下調(diào)控海洋生態(tài)系統(tǒng)變化、海洋生物種群分布、全球物質(zhì)循環(huán)和氣候變化等中發(fā)揮著不言而喻的重要作用。西太平洋OMZ分布復(fù)雜且變化劇烈，對海洋碳循環(huán)特別是碳匯過程產(chǎn)生了重要影響，但西太平洋OMZ的結(jié)構(gòu)變化、碳與OMZ低氧環(huán)境的耦合關(guān)系以及碳匯演化趨勢并不清晰，亟須探明。

研究團(tuán)隊(duì)基于多個(gè)航次的西太平洋調(diào)查，在剖析溶解氧（DO）、顆粒有機(jī)碳（POC）、溶解有機(jī)碳（DOC）、溶解無機(jī)態(tài)碳（DIC）、營養(yǎng)鹽等分布變化基礎(chǔ)上，探究了西太平洋OMZ的結(jié)構(gòu)特征、控制因素和對碳的影響。結(jié)果表明，西太平洋OMZ的總體強(qiáng)度較弱，應(yīng)以3.2 mg/L為DO閾值，西太平洋不同區(qū)域OMZ垂直和水平方向上具有顯著的差異性。垂直方向上，海水分層對OMZ的范圍有重要影響，各個(gè)斷面OMZ的上邊界均位于鹽度躍層之下，DO最小值均位于溫躍層以深的水層。水平方向上，東、西太平洋的OMZ存在密切的聯(lián)系，東太平洋的OMZ以“水舌”狀侵入西太平洋，并在10°N附近存在向西最大的延伸。具體來看，上層水體受北赤道流影響，中下層水體受南極中層水和南極底層水的流動(dòng)路徑影響，使OMZ在2000 m水柱中的比例呈現(xiàn)自東向西降低趨勢，由A斷面的41.5%逐漸降至D斷面的32.5%。OMZ上方30~200 m的水層中碳的變化最為劇烈，在OMZ內(nèi)部，由于DO維持在較低水平，碳的變化不大。DOC和POC在OMZ的上方、內(nèi)部和下方呈現(xiàn)一致的變化趨勢。

圖1 西太平洋OMZ垂直范圍自東向西逐漸減小

研究的重要發(fā)現(xiàn)是，DO在有機(jī)碳向無機(jī)碳的轉(zhuǎn)化過程中起著決定性作用，OMZ的內(nèi)部DOC和POC的減少速率顯著低于OMZ上方的水層，表明OMZ內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)降解速率遠(yuǎn)低于OMZ的上方水體，OMZ加強(qiáng)了有機(jī)質(zhì)向下層水的輸送，這可顯著增強(qiáng)深海的碳匯強(qiáng)度。由此可見，大洋OMZ在深海碳匯形成上意義重大。

圖2 海水碳與OMZ的耦合關(guān)系

論文第一作者為中國科學(xué)院海洋研究所溫麗聯(lián)特別研究助理，通訊作者為宋金明研究員和馬駿副研究員，李學(xué)剛、徐奎棟、戴佳佳、袁華茂、段麗琴、王啟棟、邢建偉、曲寶曉、鐘國榮等為共同作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

來源：中國科學(xué)院海洋研究所