探秘深海“固碳”奥秘！海洋所揭示西太平洋最小含氧带强化深海碳汇机制

近日，中国科学院海洋研究所海洋生源物质循环与碳汇过程研究组在探究西太平洋最小含氧带（OMZ）对深海碳汇的影响方面有了新发现，系列研究成果已发表于国际学术期刊Marine Environmental Research。

大洋OMZ是横亘在大洋上中层的广阔低氧水体，在全球变暖的大背景下，它在调控海洋生态系统变化、海洋生物种群分布、全球物质循环以及气候变化等方面有着至关重要的作用。西太平洋OMZ分布复杂且变化剧烈，对海洋碳循环尤其是碳汇过程影响显著。然而，西太平洋OMZ的结构变化、碳与OMZ低氧环境的耦合关系以及碳汇演化趋势尚不明确，亟待深入研究。

研究团队依托多个航次的西太平洋调查，在分析溶解氧（DO）、颗粒有机碳（POC）、溶解有机碳（DOC）、溶解无机态碳（DIC）、营养盐等分布变化的基础上，对西太平洋OMZ的结构特征、控制因素以及其对碳的影响展开了探究。结果显示，西太平洋OMZ总体强度较弱，应以3.2 mg/L作为DO阈值。西太平洋不同区域的OMZ在垂直和水平方向上存在显著差异。在垂直方向上，海水分层对OMZ范围影响重大，各个断面OMZ的上边界均处于盐度跃层之下，DO最小值位于温跃层以深的水层。在水平方向上，东、西太平洋的OMZ联系紧密，东太平洋的OMZ以“水舌”状侵入西太平洋，并在10°N附近向西有最大延伸。具体而言，上层水体受北赤道流影响，中下层水体受南极中层水和南极底层水流动路径影响，使得OMZ在2000 m水柱中的比例呈现自东向西降低的趋势，从A断面的41.5%逐渐降至D断面的32.5%。OMZ上方30 - 200 m的水层中碳的变化最为剧烈，而在OMZ内部，由于DO维持在较低水平，碳的变化较小。DOC和POC在OMZ的上方、内部和下方呈现出一致的变化趋势。

图1 西太平洋OMZ垂直范围自东向西逐渐减小

研究的关键发现是，DO在有机碳向无机碳的转化过程中起决定性作用。OMZ内部DOC和POC的减少速率明显低于OMZ上方的水层，这表明OMZ内部的有机质降解速率远低于OMZ上方水体，OMZ加强了有机质向下层水的输送，可显著增强深海的碳汇强度。由此可见，大洋OMZ对深海碳汇的形成意义非凡。

图2 海水碳与OMZ的耦合关系

该论文第一作者是中国科学院海洋研究所的温丽联特别研究助理，通讯作者为宋金明研究员和马骏副研究员，李学刚、徐奎栋、戴佳佳、袁华茂、段丽琴、王启栋、邢建伟、曲宝晓、钟国荣等为共同作者。研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的支持。

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