北太平洋营养盐流

作者:龙钰 发布日期:2022-02-23 阅读:1748

近日,我室海星博士后龙钰在Progress in Oceanography期刊上发表了“Nutrient Streams in the North Pacific”的论文。论文使用2004-2007年期间北太平洋世界大洋环流实验(WOCE)重复航次的水文观测数据,通过逆方法计算绝对地转流场,建立了对北太平洋营养盐输送空间分布的框架性认识,阐明了沿西边界流流路的营养盐浓度变化,揭示了北太平洋西边界流在全球生物地球化学循环中的重要作用。

北太平洋上层海洋环流系统作为大洋传送带的重要分支,其营养盐输送在区域及海盆尺度生物地球化学过程中起到了重要作用。垂向递减的流速和递增的营养盐浓度,使得两者的乘积-营养盐通量存在次表层极大值结构。此结构如同海洋内部的巨大管道,源源不断地向高生产力地区输送营养盐,在全球生物地球化学过程中扮演了重要角色。本研究确认了黑潮、阿拉斯加流,东勘察加流和亲潮存在营养盐通量次表层极大值结构-即营养盐流的存在。营养盐流的上层部分(26.2 kg/m3以浅的模态水层)主要位于亚热带环流区;而营养盐流的中层部分(26.2–27.15 kg/m3)与北太平洋中层水有关,这一层的水平营养盐输送量在各水层上达到最大值。沿亚热带环流(东海黑潮到日本以南黑潮到黑潮延伸体)的营养盐浓度递减,而沿亚极地环流(阿拉斯加流到东勘察加流到亲潮)的营养盐浓度递增。从营养盐流上游到下游的营养盐浓度改变主要受到水平水交换的调制,同时部分受到生物地球化学过程和垂向输送的影响。特别地,与低纬度低营养盐浓度海水的水平水交换对阿拉斯加流的硝酸盐浓度降低,与鄂霍茨克海的水交换对东勘察加流到亲潮的硝酸盐浓度降低,起到了重要作用。对于垂向硝酸盐输送,本研究指出潜沉及潜涌过程带来的垂向营养盐输送与营养盐的垂向输送和垂向扩散的总和相当。此结果同时表明与北太平洋通风过程相关的营养盐输送在年周期上处于动态平衡,并需要在将来的工作中使用物理-生态耦合模型输出予以量化计算。

图1.水文站位空间分布图。白色圆点表示水文站位位置,颜色表示平均海面动力高度。左上小图中红色实线为主要流系示意图。红色数字分别对应:1.阿拉斯加流,2.东勘察加流,3.亲潮,4.黑潮,5.黑潮再循环,6.琉球海流。红色圆点表示营养盐流所在断面(红色字母为断面名),蓝字表示WOCE断面名称,对应的ExpoCode位于图左下角。白字表示逆方法中箱式模型序号。.png

图1.水文站位空间分布图。白色圆点表示水文站位位置,颜色表示平均海面动力高度。左上小图中红色实线为主要流系示意图。红色数字分别对应:1.阿拉斯加流,2.东勘察加流,3.亲潮,4.黑潮,5.黑潮再循环,6.琉球海流。红色圆点表示营养盐流所在断面(红色字母为断面名),蓝字表示WOCE断面名称,对应的ExpoCode位于图左下角。白字表示逆方法中箱式模型序号。

引用

Long, Y., Guo, X., Zhu, X.‐ H. & Z. Li,. (2022). Nutrient streams in the North Pacific, Progress in Oceanography, 202(2022):102756, https://doi.org/10.1016/j.pocean.2022.102756.


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