“印太交汇区”泛指热带西太平洋和东印度洋交汇的区域。其中,印度尼西亚（以下简称印尼海）和南海相邻互通,是印太交汇区的两个关键海域。印尼海岛屿众多、水道交错,对气候变化极具敏感性,其中的环流结构复杂多变,生物地球化学过程活跃。印尼贯穿流（Indonesian Throughflow,ITF）,指由太平洋穿过印尼海流入印度洋的海流,是全球海洋热盐环流的关键组成部分,连接着东西两个大洋的暖池,并维持着全球大洋间的物质与能量平衡。南海作为北太平洋最大的边缘海,不仅与西太平洋及其他边缘海系统发生着物质与能量的交换,而且其内部环流结构较为复杂,并伴随着活跃的生物地球化学循环。南海贯穿流（SCS Throughflow,SCSTF）是连接太平洋和印度洋的另一分支,与印尼海相接,影响着印尼海的淡水和热量。印尼海和南海共同构成了珊瑚三角区（Coral Triangle）乃至印太大三角（Indo-PacificTriangle）的核心区。该区域海-陆-气交互作用剧烈,是全球气候变化的关键地带,也是全球生物多样性的中心。人为放射性核素是核能与核技术开发实践中产生的放射性核素,具有特征源明显、放射性衰减速率稳定的特点,是人类活动释放到环境中的“天然”示踪剂。其中,氚（3H）作为太平洋试验场（Pacific Proving Grounds,PPG）释放的主要人为放射性核素,半衰期为12.32年,是一种衡量海洋学过程时间尺度的瞬态示踪剂（transient tracer）。将3H与其衰减子体3He结合,能够有效的估算出半年到50-60年（4-5个半衰期）时间尺度的水团年龄,正好覆盖了南海及印尼海水体停留时间的范围。钚（Pu）则是另一种PPG释放的主要人为放射性核素。由于Pu在北太平洋的两个来源（全球大气沉降和局地沉降）,具有不同的同位素比值特征（240Pu/239Pu）。因此,Pu同位素可作为物质来源的重要示踪剂。本论文将这两种主要源于PPG的“时间示踪剂”（3H）与“物源示踪剂”（Pu）相结合,表征了印太交汇区关键海域（印尼海及南海）的水团运动和生物地球化学循环过程。具体结果分述如下:ITF将北太平洋具有高3H浓度的水团经印尼海向南印度洋传输,势必造成南太平洋与南印度洋之间的3H储量差异。基于此设想,本论文首先通过GEOSECS（Geochemical Ocean Sections Study）和 WOCE（World Ocean Circulation Experiment）计划提供的3H数据集,对印度洋和太平洋的3H储量分布特征进行分析,并发现南印度洋的3H储量明显高于南太平洋。然后,我们利用南太平洋和南印度洋3H的储量和收支差异随时间的变化,估算出ITF的长期平均流量。估算结果显示来自于北太平洋水团的ITF通量为14.1±2.7 Sv。其中,0-250m、250-650 m 和 650-1000m 层位的通量分别为 7.3±0.6 Sv、5.4±1.3 Sv 和 1.4±3.0 Sv。如果考虑南太平洋水团的输入,总的ITF长期平均流量为16.2±3.5 Sv,其覆盖了多个ElNi（?）o和La Ni（?）a气候现象。这些来自于北太平洋水团的ITF将0.84±0.14PW的热量从太平洋传输到印度洋,并且这些热量在退出印度洋30°S之前耗散较少。此外我们发现,ITF水平传输的营养盐较少,垂向扩散对印尼海上层水体的营养盐供应起到关键的作用。随后,我们则利用氦-3（He-3）作为示踪剂重点研究了印尼海营养盐的垂向过程。印尼海的He同位素组成（δ3He）特征显示,该地区包括表层水体在内的全水柱均存在超额3He。由于,上层水体的He在大气交换和水体混合的共同作用下处于动态平衡。因此,通过混合层水体中超额3He在大气交换过程和下层高δ3He水体的垂直混合过程间的质量平衡,我们估算出印尼海上层水体的垂向混合系数（5.5× 1 0-5～4.9× 1 0-3 m2/s）,平均值为 8.3× 1 0-4 m2/s。其中,在印尼海 Makassar海峡收敛处和Lifamatola海峡,Kz值相对较大;而在Makassar海峡中部和班达海,Kz值相对较小。在此基础上,我们估算出印尼海地区的营养盐垂向通量（0.32～30.9 mmol·m-2·d-1）,其空间分布规律与Kz相似。总体来看,印尼海的平均硝酸盐垂向通量为5.8 mmol·m-2·d-1,其支持该地区的新生产力高达461 mg-C·m-2·d-1。此外,我们对印尼海的表层环流路径进行了进一步的研究。因为不同来源的Pu,具有不同的Pu同位素组成。因此,通过对印尼海表层水体Pu同位素浓度（240+239Pu）和比值（240Pu/239Pu）的分布模式研究,我们发现南海水团能通过Sulu海的Sibutu通道进入苏拉威西海和Makassar海峡,其对该地区Pu的贡献为28%～48%。此外,南海水团还通过Karimata海峡流入Java海,汇入ITF的主流,并进入班达海和Lifamatola海峡,其对该地区Pu的贡献为21%～41%。在ITF出口处也可以发现明显的SCS水团信号,其对表层水体Pu的贡献可达20%～75%。最后,我们将研究重点转向既是西太最大的边缘海,又与印尼海相连互通的南海。当水团逃逸出表层,与大气隔离,水体中的3H不断以恒定的速率衰减产生3He,并积累。但是,根据南海1500m以浅水体中的氦同位素（δ3He）组成,我们发现不仅有3H衰减产生的3He,还有混有大量的热液3He。因此,将盐度归一化的潜在碱度（NPA）作为示踪剂,我们首先成功分离水体中的热液3He与3H衰减产生的3He,并估算出3H-3He年龄,其随着深度的增加而加大,在l000m达到～50年。随后,将水团年龄与溶氧相结合,我们估算出南海100m～500m和800m～1000m水体在数十年尺度上的平均表观耗氧速率（AOUR）,分别为4.15±0.27 μmol·kg-1·yr-1 和 0.81±0.23 μmol·kg-1 ·yr-1。深度积分表观耗氧速率暗示,南海的平均输出生产力为1.97±0.18 mol C m-2 year-1。综上所述,印尼贯穿流将14.1±2.7 Sv的水通量从北太平洋输送到印度洋,与此同时向印度洋带入0.84±0.14 PW的热量。但是,ITF对营养盐的水平传输通量却较小。印尼海内部上层水体的营养盐主要通过垂向混合过程供应,硝酸盐的平均垂向通量为5.8 mmol·m-2·d-1。此外,印尼海表层水体受到南海水团输入的影响,其对印尼海南部表层水体Pu的贡献为20%～75%。南海作为与印尼海相邻互通且最大的西太边缘海,同样具有较高的生产力,其平均输出生产力为1.97±0.18 mol C m-2 year-1。因此,印太交互区的两个关键海域（印尼海和南海）相互影响,它们高通量的水平传输、强烈的垂向混合及丰富的物质源汇构成了该地区成为全球气候与生物中心的物质与能量基础。