边缘海将陆地、海洋、大气、生物群和沉积物连接成了整体，在全球碳循环中发挥着至关重要的作用。南海是世界第二大边缘海，地形环境复杂，分布着众多海山。海山作为洋流的障碍，影响着海洋的生物分布，并能够提高海洋生产力、生物量和生物多样性。然而，由于缺乏现场观测，海山对海-气CO₂通量的影响尚未得到很好的研究。2021年9月，依托我实验室开展的南海中部综合航次调查航次（图1），采用船载涡动相关技术（EC）直接测量了海-气CO₂通量（图1（b）），同时辅以海洋温盐深观测（图1（c））和海洋数值模拟，旨在厘清南海北部CO₂源/汇格局，并揭示海山对海-气CO₂通量的影响。

图1 南海北部科考航线（a）、船载涡动相关系统（b）和海山CTD站点（c）。

结果表明（图2），南海北部是大气CO₂的源，平均排放速率为0.28 mmol m⁻²·h⁻¹。但在海山边缘海域，CO₂排放速率明显增大，约为非海山区域排放速率的2倍。这意味着海山对CO₂的排放具有增强作用。

图2. 2021年南海中部综合考察期间海-气CO₂通量（a）和CO₂分压（b）随CTD站点分布。

海山附近海-气CO₂排放增强的原因主要与海山引起的上升流有关（图3）。上升流将富含DIC的深层海水输送到上层海洋，补充并增强了海表二氧化碳分压（pCO2w）。此外，上升流将富含营养的深层水带入透光带，增加叶绿素a的浓度，刺激了生物活动，形成一个排放CO₂的生产区。同时，我们的研究也表明，在观测期间内，海表温度对海山附近的pCO2w的影响小。

图3 海山附近300m深度上升流（红色）和非上升流（蓝色）的海水温度（a）、盐度（b）、二氧化碳分压（c）和叶绿素a（Chla）浓度（d）的垂直剖面。实线是CTD的测量值，虚线是模拟结果。

研究成果于2024年9月11日在高水平期刊Geophysical Research Letters发表，题目为“Seamounts enhance the local emission of CO₂ in the northern South China Sea”。我实验室创新团队骨干成员张功博士为文章的第一作者，创新团队核心成员、中山大学大气科学学院韩博副教授为通讯作者，合作者包括实验室主任陈大可院士，主任助理杨清华教授，前沿中心朱学明副研究员，中山大学大气科学学院硕士生王小婧，中山大学海洋科学学院谢伟教授、硕士生何泓锷，以及自然资源部第二海洋研究所李宏亮研究员、博士生王新洋。

该研究得到了广东省海洋六大产业专项重点项目和南方海洋实验室海洋生态环境与碳汇任务团队科研经费等的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2023GL107264