台湾海峡CDOM对春、夏季水文过程年际变化的响应

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台湾海峡位于东海和南海的交界区域,是两个边缘海进行水团交换的关键通道。夏季的羽流、上升流以及春季的浙闽沿岸流带来了众多陆源和海源物质,羽流-上升流之间的相互作用、以及这些水团与海峡暖水之间的相互作用,对台湾海峡的水文、化学和生物生产过程都产生了重要影响。但是,羽流、上升流和浙闽沿岸流的年际变化对台湾海峡碳生物地球化学过程产生的影响,还有待进一步研究。本文以台湾海峡特别是台湾海峡南部海域A、B、C三个传统断面为主要研究区域,利用吸收光谱和三维荧光光谱作为表征有色和荧光溶解有机质(CDOM和FDOM)含量和性质变化的技术手段,分别探讨了 2010-2020年期间6个夏季台湾海峡南部海域珠江羽流和东山沿岸上升流的分布变化对于DOM动力学的影响,以及2013-2019年期间3个春季台湾海峡DOM对浙闽沿岸流变化以及沿岸流-海峡暖水锋面过程的响应。主要结果如下:(1)台湾海峡南部海域夏季CDOM吸收系数acDOM(254)和acDOM(325)的变化范围分别为 0.57-2.93 和 0.01-0.93 m-1,光谱斜率S275-295 变化范围为 0.019-0.068 nm-1。FDOM组分中Ac峰、C峰、M峰和T峰的变化范围分别为0.003-0.053、0-0.024、0.0010-0.028和0.001-0.054 RU。2010-2020年夏季台湾海峡南部海域的CDOM和FDOM组分都有较明显的年际变化,其中FDOM组分的变化幅度更大。受羽流分布的影响,2019和2020年的CDOM参数在3 m、10 m层的远岸区浓度比近岸区更高,其他年份基本呈现近岸高、远岸低的特征。FDOM组分除了在羽流区数值较高外,整体上呈现近岸高、远岸低的特征。(2)珠江羽流区中CDOM和FDOM组分都有较明显的年际变化,其中FDOM组分的变化程度更大。三端元混合模型结果表明,羽流区CDOM和FDOM组分主要以去除为主,FDOM组分的去除程度更大。acDOM(254)在2019、2016和2012年的去除量较高,而acDOM(325)在珠江羽流分布范围更广泛的2016、2019和2020年的去除程度明显更高,2016-2020年的高光谱斜率S275-295说明光降解是主要因素。珠江羽流中CDOM和FDOM去除总量主要取决于珠江羽流区的体积大小。珠江羽流区溶解无机氮(DIN)的消耗暗示了 DOM光谱组分的生物来源贡献,因此,羽流区光谱组分的净去除结果,说明羽流输运过程中微生物和光化学降解的影响超过了生物生产的贡献。(3)东山沿岸上升流影响产生的高CDOM特征在2014和2016年比较明显,台湾浅滩上升流在2012和2014年的高CDOM影响最为显著。三端元混合模型结果表明,上升流区普遍存在营养盐去除而aCDOM(254)、aCDOM(325)和类腐殖质C峰添加的现象,说明上升流区浮游植物生产活动的贡献比较显著。相对活泼的类蛋白质T峰则基本被微生物降解过程所消耗,但2019年较高的生物生产力支持了活泼T峰的“净”添加。上升流中CDOM和FDOM组分的添加和去除量存在显著的年际变化,上升流的体积大小和生物活动都对上升流中DOM总量的变化产生影响。(4)台湾海峡春季CDOM吸收系数aCDOM(254)和aCDOM(325)的变化范围分别为0.9-3.8 和 0.09-1.07 m-1,光谱斜率 S275-295 变化范围为 0.018-0.053 nm-1。FDOM 组分中Ac峰、C峰、M峰和T峰的变化范围分别为0.002-0.076、0-0.05、0.0010-0.083和0-0.119RU。台湾海峡中、北部的CDOM和FDOM参数整体上主要受控于浙闽沿岸流与海峡暖水之间物理混合作用的控制。但是2019年北部类蛋白质组分存在细菌生产引起的添加行为,而2013年中部海域的C峰和T峰有比较明显的去除,光降解和微生物降解可能是主要影响因素。台湾海峡南部海域主要受南海水和黑潮水的影响,2019年黑潮水输入加强因而类腐殖质组分丰度低于2013年,但2013的类蛋白质组分更多被微生物降解作用所去除。(5)2019年春季跨沿岸流-海峡暖水的锋面观测航次结果显示,调查断面的近岸侧被低温、低盐、高CDOM和FDOM丰度的浙闽沿岸流所占据,外侧则以高温、高盐、低CDOM和FDOM丰度的海峡暖水为主导。类腐殖质组分的丰度随着浙闽沿岸流的迁移有明显降低,其与盐度基本呈现保守混合行为,锋面过程的影响不明显。浙闽沿岸流区的近锋面侧的水体和锋面区之下的底层水体中存在aCDOM(254)、aCDOM(325)和peak T的添加,这可能是死亡浮游植物积累、细胞破碎后释放的结果。这说明,不同DOM组分对于锋面过程有不同的响应特征,其对台湾海峡有机碳循环的影响值得进一步深入探究。
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