海洋所研究發現近四十年大洋增加碳匯主要存留在上層水體

近日，中國科學院海洋研究所海洋生源物質循環與海洋碳匯過程研究組在國際學術期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上發表了一項關于全球大洋顆粒有機碳（POC）垂向輸送變化的重要研究成果。

海洋作為地球系統重要的碳匯，通過“生物泵”過程將大氣中的二氧化碳轉化為POC并輸送至深海，實現長達數百至數千年的碳封存。然而，在全球變暖、海洋酸化加劇和大洋最小含氧帶（OMZ）持續擴張的復合影響下，大洋顆粒有機碳（POC）垂向輸送效率如何演化尚存爭議。尤其受到關注的是，大洋碳匯加強和OMZ擴張導致的POC被保存在上部水層還是深海底部？

圖1?海洋中顆粒有機碳的沉降和轉化

為回答這一疑問，該團隊歸納整合了全球大洋547個沉積物捕集器站位的18208條POC通量數據，系統探析了自1980年以來海洋POC通量的演變特征。發現輸送進入淺層海洋的POC通量在增加，但輸送到深層海洋（>1000米）的POC通量有下降趨勢，說明POC在海洋中層和上層的降解加速，導致更多碳停留在中上層海洋參與再循環，而非被輸送至深海封存。這一變化不僅削弱了海洋的長期碳匯功能，還通過消耗大量溶解氧加劇OMZ的擴張。該研究首次揭示盡管近年來海洋碳匯在不斷增強、OMZ在不斷擴張，大洋增加的碳匯主要存留在上層水體，但POC 向深海的輸送量并未增加甚至出現明顯下降趨勢，這一發現挑戰了“OMZ擴張有助于碳向深海輸送”的傳統觀點，為理解全球變化背景下海洋碳循環的響應機制提供了重要科學依據。

圖2?全球大洋近四十年（a）POC通量衰減系數、（b）各深度POC通量、（c）POC輸送效率以及（d）深海通量與海洋碳匯強度的比值的演化趨勢

論文第一作者為中國科學院海洋研究所博士畢業生田德統，李學剛和宋金明研究員為共同通訊作者，鐘國榮、馬駿、王彥俊、袁華茂、段麗琴、王啟棟、邢建偉、曲寶曉、戴佳佳等為論文共同作者。研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目支持。

論文信息：

Tian,D.,Li,X.*,Song,J.*,et al. (2025). A decline in the vertical transport of particulate organic carbon in the global open ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans,130,e2024JC021478. https://doi.org/10.1029/2024JC021478.