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本研究利用中国第三次北极科学考察获得的210Po-210Pb不平衡数据,计算了白令海中心海盆上层水颗粒有机碳输出通量;通过对比深层海洋与上层海洋210Po的停留时间、颗粒有机碳输出通量,评估了深层海洋颗粒动力学的活跃程度;基于西北冰洋获得的210Pb数据,找寻太平洋入流水由楚科奇海陆架运移至加拿大海盆过程中低210Pb的信号及其变化,初步探讨了北冰洋上跃层水的形成机制,获得主要结果如下:
白令海溶解态210Po(D210Po)的活度浓度从低于检测限变化至2.72 Bq/m3,颗粒态210Po(P210Po)的活度浓度从低于检测限变化至0.99 Bq/m3,在陆架区,D210Po及P210Po均低于检测限。溶解态210Pb(D210Pb)活度浓度介于0.38~3.29Bq/m3之间,平均为1.42 Bq/m3;颗粒态210Pb(P210Pb)活度浓度介于<0.013~1.63Bq/m3之间,平均为0.28 Bq/m3,P210Pb占总210Pb(T210Pb)的比例不足20%。
白令海中心海盆210Po的清除、迁出与颗粒有机物含量的高低具有密切关系,颗粒有机物可加强水体中210Po的清除、迁出。白令海中心海盆上层海洋、中层海洋与深层海洋的颗粒动力学性质存在差异,上层海洋存在最为强烈的210Po清除、迁出作用,而令人意外的是,深层海洋210Po的清除、迁出作用强于中层海洋:上层、中层及深层D210Po停留时间分别为1.10~1.75 a,1.36~1.83 a和0.92~1.88a。由210Po-210Pb不平衡估算出白令海中心海盆100 m层的输出生产力平均为1mmol C/m2/d,可能反映出210Po更适于示踪POC输出的年际通量。深层水体(1000m~底)210Pb的质量平衡关系证明,白令海深层海洋除了上层海洋沉降输入的210Pb通量外,尚需要额外的210Pb输入(3000~4000 Bq/m2/a),该来源额外输入的POC通量为25~80 mmol/m2/d。该额外输入源的POC/P210Pb比值低于陆架区水体的实测值,意味着陆架向深海的输入可支持所观察到的POC额外输入通量。
西北冰洋D210Pb活度浓度介于0.04~2.72 Bq/m3之间,平均为0.65 Bq/m3;P210Pb的活度浓度从低于检测限变化至4.37 Bq/m3,平均为0.43 Bq/m3;T210Pb活度浓度介于0.10~4.85 Bq/m3,平均值为1.08 Bq/m3。加拿大海盆研究站位存在明显的密度跃层,其水文学特征为:上跃层核心位于200m(温度-1.52℃;盐度33.1)、下跃层核心位于400 m(温度0.69℃;盐度34.78)。随着纬度的升高,跃层存在稍微向上抬升的趋势,且跃层厚度逐渐降低。加拿大海盆上跃层水呈现低D210Pb的特征,这可能与太平洋入流由楚科奇海陆架向海盆运移的过程中D210Pb被快速清除有关,陆架区水体中D210Pb较短的停留时间以及较高的清除效率可证实这一推断。从D210Pb的空间分布看,陆架区D210Pb的清除速率存在空间变化,Herald浅滩和陆坡近底层的清除速率最为快速。