多年机器人观测，揭示太平洋南部海洋碳出口下降的季节性特征

生物碳泵（BCP）是南极洋碳汇的主要贡献者之一。它每年从光合带（上层100米左右）中去除2.7（±0.6）PgC，相当于全球BCP的约30%。然而，现有的估算显示，中层水域（约100-1000米深度）中的生物碳需求超过了归因于下沉颗粒的碳输入量两到三倍。这些不一致之处凸显了需要重新评估有助于向下碳排放的途径。

3月8日，来自澳大利亚霍巴特塔斯马尼亚大学海洋和南极研究所的Léo Lacour等人在 Nature Communications 期刊发表论文"Seasonality of downward carbon export in the Pacific Southern Ocean revealed by multi-year robotic observations"。本论文研究人员为了确定每个途径对碳隔离的相对重要性，从上层海洋颗粒组合特征的季节性背景下研究其机制。

近年来，已经提出了其他的颗粒注入机制（PIPs）作为平衡中层水域碳预算的额外途径。这些机制包括局部（1-10公里）涡流驱动的POC下沉，称为涡流下沉泵（ESP），以及混合层深度的（季）节变化，导致有机物从暗深层到混合层的排放，被称为混合层泵（MLP）。在盆地尺度上，ESP和MLP的输出相当于BGP输出的约25%。然而，在（次）中尺度（<100公里）这些机制可能等于或甚至大于BGP，这表明在现场进行这些泵的全面比较是困难的。         

本研究利用具有多年任务和高频采样的生物地球化学Argo（BGC-Argo）浮标，以优化和链接一系列先前开发的技术，共同研究PIP和BGP在广泛时间和空间尺度上的输出路径。我们通过分析叶绿素a（Chl）荧光和颗粒后向散射（光学另一种代理）与氧气、温度和盐度的同时测量，探测了与MLP和ESP相关的亚表面异常特征。对于BGP，我们使用两种补充方法：颗粒后向散射和叶绿素a荧光信号的尖峰插值可以提供关于通过中层水域下沉的颗粒的信息。尖峰分析与光学沉积物陷阱（OST）的短期（数天量级）颗粒积累相结合。         

研究表明，ESP和MLP与BGP的比较难以量化，但在空间和时间上都有重要的影响。本研究为了更好地理解海洋生物碳下沉与固碳的过程，探究了不同机制的相互作用，并研究了季节性的特征。这项研究结果对于关于碳循环和生物环境变化的研究，提供了重要的参考价值。

原文链接: https://www.nature.com/articles/s41467-023-36954-7

转自：“科学研究进展”微信公众号

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