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南海大气粉尘沉积与海洋生态响应

6、海洋地球科学 > 专题5：从流域到深海：沉积物的产生，搬运和埋藏

大气粉尘对地球环境产生的影响已经渗透到地球的各个外部圈层，不仅能影响大气圈云的形成，辐射以及降水，其所携带的陆源物质进入海洋，架起水圈-地圈-生物圈圈层相互作用的桥梁，成为地球系统的重要组成部分。南海作为西太平洋最大的边缘海，深受东亚季风的影响，接受了大量来自亚洲大陆的粉尘，大气粉尘成为南海沉积现代过程的重要组成部分，与南海沉积过程以及生态演化息息相关。大气粉尘所含的Fe元素可使海洋初级生产力浮游植物大量繁殖，通过生物泵的作用将大气中的CO2转移到海底,还提高水体中有机质的沉积速率，加快有机碳的输出消耗大气中的CO2，降低全球温度，成为研究热带边缘海海-陆-气相互作用特征与演化过程的重要介质。
南海现代大气粉尘样品粒度结果显示，现代粉尘沉积具有季节性变化，粉尘平均粒径在冬季风和夏季风分别为5.75m和3.62m。而在不同的天气条件下，粉尘粒度分布易受风力和粉尘来源的影响，湿沉降收集到的粉尘粒度主要集中的峰在4m，而干沉积收集到的粉尘粒度峰值集中在7m。此外，对粉尘运输轨迹进行了后退5天的模拟，发现夏季粉尘主要来自西南方向，东南亚可能是南海粉尘的主要来源，而东北风则在冬季风期间成为南海粉尘的主要传播路径，而亚洲大陆是冬季粉尘的主要源区。根据南海北部沿岸一年大气粉尘粒度，沉积通量，化学元素，后推轨迹模拟及叶绿素数据的分析结果，发现南海沿岸大气粉尘沉积通量具有明显的季节性变化，冬季风下的粉尘沉积通量明显大于夏季风，极端日粉尘沉积通量出现在2016.12.21和2016.8.26，分别为60.4 mg/m2/d和5.0 mg/m2/d。此外,轨迹和集群分析结果表明，53%的夏季风来自本地附近的沿海地区的中国海洋边界层(0 - 0.5公里),而48%的灰尘从东北冬季风盛行季风在一个相对高的水平(0 - 1.5公里)，大气粉尘在不同水平和方向上的输运路径影响着研究区内的粒度分布和沉积通量。此外，明显的沉积通量变化引起海洋初级生产力显著不同的响应，在大量粉尘输入南海的1-2天后，出现明显的粉尘触发引起叶绿素勃发的现象。