南海北部春季非水华期的CO2分压及其调控

翟惟东

(1. 国家海洋环境监测中心，辽宁 大连116023; 2. 厦门大学 近海海洋环境科学国家重点实验室，福建 厦门361102)

南海北部春季非水华期的CO2分压及其调控

翟惟东1，2

(1. 国家海洋环境监测中心，辽宁 大连116023; 2. 厦门大学 近海海洋环境科学国家重点实验室，福建 厦门361102)

针对南海北部和吕宋海峡附近海域的海-气CO2通量及其调控问题，研究了2009年3月底至4月中旬在这些海域通过走航观测的方法取得的海-气CO2分压和海表温度、盐度等相关数据。结果表明，在河口、沿岸流以外的南海北部开阔海域，与大气平衡的CO2分压分布在368～380 μatm，南低北高，平均值为371 μatm；而海表CO2分压分布在293～405 μatm，南高北低。南海北部开阔海域的海表CO2分压主要受温度效应调控，也在一定程度上受水团混合、海-气交换、生物活动等非温度效应的影响。在相同水温条件下，黑潮区的海表CO2分压比南海北部的海表CO2分压低。本研究和大多数前人研究的结果都表明，南海北部海盆区域和吕宋海峡西侧海域在春季与大气CO2接近源汇平衡，而非大气CO2的显著源区。

CO2分压；温度效应；南海北部；吕宋海峡

1 引言

当前人类活动造成的大气CO2浓度升高及其相关的全球升温效应已对地球生态系统、人类生存环境和经济社会可持续发展构成严重威胁，这是各国政府、科学家及公众共同关注的一个重大环境问题[1]。海洋每年吸收人类排放CO2总量的25%[2—4]，对缓解大气CO2升高和全球变暖起着重要作用。但迄今海洋碳循环研究仍面临许多挑战，例如，海洋碳源碳汇的空间分布很不均匀[5—7]，季节变化显著，存在年际变化，并且受到一些事件性过程的影响[8]；此外，诸如海洋层化加剧、大气氮沉降加强、海洋酸化凸显等全球变化因素将如何影响海洋碳循环，尚不得而知。因此，进一步加强海洋与大气之间CO2交换通量的监测、估算和研究工作，对我们深刻理解全球碳循环，及时把握全球气候的未来变迁仍具有重大意义。

最近，文献[16]根据2013年4月在南海东北部(相当于图1的D区)调查的结果，提出该海域在春季是大气CO2显著的源，并解释为黑潮水入侵、局地次表层水上涌等过程所致。然而按照厦门大学2008年4月调查的结果，该海域在春季应该与大气CO2接近源汇平衡[13]。为什么会有这样的差别？东北季风期间的黑潮表层水入侵南海能导致南海东北部向大气释放CO2吗？针对这些问题，作者根据2009年3、4月份搭载“东方红2”号船在南海北部和吕宋海峡附近海域调查所取得的海-气CO2走航观测数据(图1)，分析这一带海域春季CO2分压的分布格局及其调控，并对当前主流的海-气CO2通量评估方法学，特别是海-气CO2走航观测的注意事项与数据处理做一评述。

图1 南海北部研究区域及2009年春季走航观测得到的海表CO2分压数据Fig.1 Area map and the springtime sea surface partial pressure of CO2 obtained in 2009

2 材料与方法

2.1 方法概述

当前实证研究海洋-大气界面间CO2交换大都先获取海-气CO2分压差，然后根据界面传质的膜扩散理论来估算[18-19]。计算通量时可将界面双膜扩散模式忽略气膜，从而简化得到液膜扩散模式。据此将经典的菲克第一定律变形，就得到海-气CO2净通量的计算公式：

(1)

按照膜扩散模式的假设，CO2只在海-气界面10～100 μm厚度的液膜中存在浓度梯度，而在界面两侧则充分混匀，所以水样抽取的深度无须严格要求，根据实际情况可以从水下1 m直到5 m。

水-气平衡器是决定这种方法数据可靠性的核心设备，务必要精心设计，确保水封良好不漏气。只要做到这两点，通常其型制和尺寸对测定结果影响不大[32—33]。水-气平衡器进水和抽气的流速对测定结果也影响不大[32]，可能的情况下应尽可能采用比较高的进水流速，以降低平衡器与海表抽水口之间的温度差[32]，这样对减小温度校正的误差[28]有利。此外，缩短海水在管路中的停留时间，也有助于降低输运途中耗氧过程释放CO2所引入的误差[34]。

与水-气平衡器相配合的CO2检测方法可采用气相色谱法或非分散红外法，前者是将平衡空气中的CO2用催化剂还原为CH4，然后用氢火焰离子检测器检测，在南海海域应用此方法的例子有文献[35]；后者是用小气泵将平衡后的气体平稳地抽出，干燥，充分除去水气，然后送入通用非分光红外检测器检测，在南海海域应用此方法的例子有文献[8，12—13，36]，以及文献[16]。如果所有检测器都以合格标准气通过正确的方法和流程进行校准，那么气相色谱法和非分散红外法检测的结果应该是一致的[37]。目前非分光红外检测是国际上开展海表CO2分压调查的主流方法。随着光腔衰荡光谱技术的日趋成熟[38—39]和相应仪器的快速商业化，此类技术也正应用于海-气CO2通量监测和研究[40]。

多数商业化的检测仪器都具有扣除水蒸气信号的功能，但是现场比对实验的结果表明，利用仪器自带的扣除水蒸气信号功能的湿法检测不是很理想[32]。通常应采用干法检测，即对气样先脱除水气再送入检测器检测[31]。20世纪90年代采用水-气平衡联合非分光红外检测的方法，现场实测CO2分压所达到的分析精密度和准确度分别为 ±0.5 μatm(1 atm等于101 325 Pa)和 ±2 μatm[28]。在我国，受限于标准气的精度不足，仪器对气样脱水不充分，以及现场工作条件不理想(由于海水在管路各个分支中输运存在时间差，而仪器分时检测各个参数也造成时间差，所以，看起来“同时”记录的相关参数实际上并不完全同步)等因素，实测海水CO2分压的不确定度往往只能控制在1%水平[13，41—42]，应用于边缘海研究报告该不确定度水平时应特别谨慎，不要过于乐观。

当前国际海洋碳循环研究领域对于海表CO2分压测定已趋于标准化、常规化和业务化[43]，大批量的高质量走航观测数据不断涌现，使得全球海表CO2分压的分布图日益更新[7，37，44—46]，极大地促进了海洋碳源碳汇研究的精细化和定量化。

2.2 实验设计与仪器安装

本研究以吕宋海峡121°E线为界，将这条线以西设为所研究的南海北部海域(见图1)。所用的“东方红2”号调查船于3月28日凌晨抵达吕宋海峡东侧海域，3月29日至4月20日凌晨在南海北部海域，之后从吕宋海峡离开南海，并于4月20日晚离开吕宋海峡附近海域北上。在南海北部作业期间除了4月1日至3日在厦门补给，4月14日至16日在珠江口外徘徊以外，大部分时间都在南海北部海盆和吕宋海峡附近的南海东北部海域航测(见图1)。

所用仪器是厦门大学2007年购置的美国General Oceanics公司8050型船载海-气CO2分压全自动连续观测系统[42]，该仪器曾长期安装在“东方红2”号船竖井实验室，可在软件的帮助下实现仪器校准、工作曲线制作、海表/大气CO2分压测定、管路清洗等环节的全自动切换[43]，并在80 s左右的测定周期内完成各个相关参数传感器数据的分时记录与实时整编，相当方便并节省人力。系统包括湿箱、干箱和卫星通讯箱3个单元，其中湿箱主要包括水-气平衡器、水流传感器、精密温度传感器、多参数水质分析仪、气泵、粗滤器、冷凝除水器、Naphion干燥管和一个多通道电子选择开关；干箱主要包括CO2检测器(Li-7000，美国LI-COR公司出品)、RS485通讯模块、操控和记录用的通用计算机、多通阀等；卫星通讯箱主要包括GPS接收器和精密气压计。该套系统的多参数水质分析仪使用意大利Idronaut公司出品的“Flow Through”温盐仪，其中水温、电导率传感器的读数精度分别为约0.001℃和约0.001 mS/cm。

本次调查期间，通过安装在通海井底部的水泵连续抽取水面以下4～5 m处的表层海水，然后在分水管的调节下实时地将海水送入仪器的湿箱，多余的水流提升至主甲板，再自流入海；水-气平衡器的出水则收集到污水舱中，定期排海。航次期间在4月8日至12日和4月17日至19日期间共设置20个水文测站。利用这些测站的原位CTD数据，对所用走航观测数据进行了质控检验。大部分测站的数据比对结果表明，本系统泵水做功及管路输送导致的温升在正常情况下仅为0.13℃；有3个站的温升相当明显，可能是停船期间直接受到船体污染的影响。据此，本研究剔除所有停船期间的观测数据，只使用船速超过2节的航行期间的数据。

本研究所用的标准气由国家标准物质研究中心制备，以空气为底气，8 L铝合金钢瓶承装，出海前、后由作者在厦门大学实验室复核其标称值。复核所用的系列基准气(CO2/空气)也由国家标准物质研究中心制备，并由作者于2007年底在中国气象科学研究院周凌晞研究组重新标定，使其定值与世界气象组织全球大气本底观测网的标准相一致。本研究所用标准气的浓度序列经确认为199.9、403.0、594.6、813.5 μmol/mol(CO2/空气)，其不确定度水平优于1 μmol/mol。

本次调查所用GO8050系统的工作流程为：每隔6 h测试工作曲线，工作曲线上的每一点都测定5个周期；每隔1 h测定大气CO2，每次测定5个周期；其他时间均测定海水CO2。对于大气CO2测定，为了排除烟气等船体污染的影响，对每次大气CO2测定的5个平行观测值算出平均值和标准偏差，二者任何一个偏高都说明该次测定可能受到烟气影响，据此剔除了约30%的大气CO2测定结果。对于海表CO2测定结果，则删除所有停船期间的数据。

本次调查所用GO8050系统的卫星通讯箱安装在船顶，其气压数据与船上气象站的气压数据高度一致(差别约0.3 hPa)，而所用CO2检测器测定的气压则视工况(验标、测空气、测海水)不同与上述两个气压计发生一定偏差(不超过±3 hPa)；此外，水-气平衡器内部的气压变化一般在0.2 hPa以下。本研究只采用GO8050系统船顶气压计提供的数据(因其比较平稳)，这样处理可能引起的不确定度低于0.3%，处在可以接受的水平。

2.3 数据处理

通过干法观测流程得到的原始数据须经过图2所示的两步转换和两步校正[31，43]，才能得到海-气CO2分压及其差值。这一流程包括：响应转换——依据仪器校准工作曲线，转换出检测器内干空气下CO2的摩尔分数(xCO2dry)；压力转换——依据同步观测的大气压数据(P)，转换出检测器内干空气中CO2的分压(pCO2dry)；水气校正——依据同步观测的水-气平衡器温度(T，摄氏温标)，以及盐度(S)数据，通过文献[47]的公式计算出饱和水汽压(VPH2O)，进而得到从平衡器出来水气饱和空气中的CO2分压(pCO2wet)；温度校正——依据同步观测的水-气平衡器温度和现场的海表面温度(SST，摄氏温标)，还有经典的温度效应系数[48]，计算得到海表原位的CO2分压(pCO2in situ)。

图2 水-气平衡法观测海表和大气CO2的数据处理与校正流程(根据文献[9]整编)Fig.2 Data processing and corrections for the equilibrator-based pCO2 measuring(based on reference [9])

其中，压力转换和水气校正的理论基础是道尔顿分压定律(P=pN2wet+pO2wet+pArwet+…+pCO2wet+VPH2O)，即水-气平衡器中的气压等于各气体组分分压之和，这里假设其中的水气是饱和的。干燥之后仪器检测到的是xCO2dry，根据上述道尔顿分压定律，xCO2dry=pCO2wet/ (P-VPH2O)，变形之后即可得到如下转换与校正的计算公式：

(2)

(3)

公式(3)所需的VPH2O按照文献[47]的公式计算：

VPH2O(atm)=

(4)

此外，温度校正的计算公式为：

(5)

本研究将泵水做功及管路输送导致的温升统一设为0.13℃(参阅2.2节)，按照图2的流程，利用不包含宏的Excel表格完成海-气CO2分压的数据处理。海表CO2分压数据的总的不确定水平为1%[42]。

3 结果

在吕宋海峡以西的南海北部海域，与大气平衡的CO2分压分布在368～391 μatm，呈现出南低北高的分布格局(见图3a)。以21°30′N为界，南边均为开阔海域，其与大气平衡的CO2分压都在380 μatm以下，平均值为371 μatm；而北边则为台湾海峡西南部海域，在东北季风期间处于大气CO2浓度较高的陆地气团控制之下，与大气平衡的CO2分压大都超过380 μatm。

海表CO2分压的分布格局则与大气平衡值不同，最高值出现在厦门附近的九龙江口水域(盐度26.0～31.8)，海表CO2分压达到400～767 μatm(见图1)；最低值出现在23°25′N附近，为显著低于大气平衡值的293～320 μatm(见图3a)。海表CO2分压最低处的盐度出现明显转折，水温的空间变率也发生改变(见图3b)，说明这里是两个水团交汇的锋面位置[49]。在这个锋面以南，盐度变化在33.2～34.4这一狭小范围，海表温度则从23°25′N附近的18.3℃缓缓升高到17°15′N附近的29.9℃(见图3b)，相应地，海表CO2分压从23°25′N附近的比较低的293～320 μatm稳步升高到17°15′N附近高于大气平衡值的390～405 μatm(见图3a)。在锋面以北的台湾海峡西南侧近岸水域，海表CO2分压越往北越高(见图3a)，海表温盐却同步下降(见图3b)。到了水温低达15.7～17.1℃的沿岸水域，海表CO2分压升至略低于大气平衡值的330～360 μatm(见图3a)，而相应盐度却只有31.8～32.8(见图3b)，显示出浙闽沿岸流的影响(见图1)。

图3 2009年3-4月121°E以西海-气CO2分压、海表盐度和温度与纬度的关系Fig.3 Latitudinal distributions of springtime air-sea pCO2，sea surface salinity and temperature in the northern South China Sea (SCS) in 2009

图1显示，在B分区和D分区，大多数测点的海表CO2分压为与大气接近平衡的360～380 μatm；而高于或低于大气平衡值的测点在这两个分区都比较少。因此，这两个分区在本次调查期间都处于接近碳源碳汇平衡的状态(图3a)，这与文献[13]给B分区定位在春季是大气CO2的弱源[(1.7±0.8)mmol/(m2·d)]，给D分区定位在春季是大气CO2极弱的汇[(-1.1±1.5) mmol/(m2·d)]，基本上是一致的。由于春季是南海北部海盆区域从大气CO2的冬季汇区向夏季源区过渡的季节[10，13—15]，因而年际变化和调查月份的不同都可能导致调查结果不尽相同。由此，此前对于吕宋海峡西侧或邻近的南海北部海盆区域的春季海-气CO2通量，不同研究给出弱汇[13]、弱源[13]，或者接近源汇平衡[14—15]等略有不同的结果，都是正常的。本研究图3a所指示的结果只与文献[16]显示南海东北部海区在春季是大气CO2显著的源[平均海-气CO2通量高达6.7 mmol/(m2·d)]的结果明显不同。

图1和图3a还显示，在珠江口外海区，海表CO2分压为338～360 μatm，这与2005年4月底在这附近观测到的339～378 μatm[13]相当接近，而与2001年5月下旬在一次珠江冲淡水引起的水华过程中观测到低达200 μatm左右CO2分压的结果[12，50]则不可比。在本研究期间，尽管我们接近过珠江口(见图1)，然而最低盐度仍高达33.24(图3b的22°N附近)，这显然有别于典型珠江冲淡水的信号(盐度为25～32)。

4 讨论

4.1 海表CO2分压的调控机制

为了揭示调查期间海表CO2分压的调控机制，需要研究海表CO2分压与水温的关系[12—13]。该关系在研究区域呈现出多样化的分布格局(见图4)。河口和沿岸流区域的CO2分压与水温呈负相关，即，CO2分压在温度较低的岸边反而比在温度较高的沿岸流外侧水域更高，这应当是陆源输入的高CO2地表水的效应。不过这一带并非本研究的关注点。本次调查在南海北部开阔海域测到的海表CO2分压基本落在(370±20) μatm×e[0.042 3×(SST-26)]的范围(图4)，式中370 μatm可视为与大气平衡的CO2分压的中位值，±20 μatm表示一个比较宽松的不确定度水平，26℃是南海北部表层水的多年平均温度[9]，其他符号的意义都与公式(5)相同。因此，南海北部开阔海域的海表CO2分压呈现温度主控的特征[12—13]。

图4 海表CO2分压与水温的关系。深灰色圆圈表示2009年春季121°E以西的南海北部全部数据；三角形表示本研究期间121°E以东的黑潮区数据；矩形表示2008年4月在图1分区D获取的数据[13]，菱形表示南海北部海盆SEATS站的多年四季数据[15]。两条灰色实线指示两个热力学控制关系，分别为pCO2=350 μatm×e[0.042 3×(SST-26)]和pCO2=390 μatm × e[0.042 3×(SST-26)]，参阅文献[12-13]；水平虚线则表示南海北部开阔海域与大气平衡的CO2分压Fig.4 Scatter plots of sea surface pCO2 as a function of temperature. Circles show springtime data obtained in the northern South China Sea (SCS) in 2009. Triangles show springtime data obtained in the region east of the Luzon Strait in 2009. Rectangles show springtime data obtained in the domain D of Fig. 1 in 2008 [13]. Diamonds show multi-year seasonal data obtained at the SEATS station in the northern SCS [15]. Grey lines represent functions of pCO2 (μatm)=390 × e[0.042 3×(SST-26)] (the upper line) and of pCO2 (μatm)=350 × e[0.042 3×(SST-26)] (the lower line)，according to references [12-13]. The gradient dashed line shows data repor-ted in reference [16]，while the horizontal dashed line denotes the atmospheric pCO2 level

受制于海水碳酸盐体系的化学缓冲特性，海-气交换对CO2分压发生作用是一个相当慢的过程[36，51]，对于短时间尺度过程研究而言可以忽略[52]。因此，当水团稳定(即，盐度、碱度和溶解无机碳一定)，没有生物活动影响时，如果海水碳酸盐体系仅受CO2气体溶解平衡、碳酸解离平衡等热力学过程调控的话，那么海表CO2分压就应该主要是温度的正相关函数，温度效应系数在通常海表温度、盐度范围内为4.23%℃-1[28，48]。就现实情况而言，通常海表CO2分压不仅受温度效应的调控，还受水团混合、生物活动等非温度效应的影响[45]。例如，作者曾于2006年12月的一次强寒潮天气过程中，在南海东北部海域观测到海表CO2分压异常升高的现象，此时海表CO2分压与水温呈负相关[13]，表明低温、高CO2的次表层水上涌到表层，并与原来的表层水(相对高温、低CO2)发生混合。此外，若要分析海表CO2分压的月际变化或者更长时间尺度的分布特征，则仍需考虑海-气交换的影响[52—53]。

在世界大洋不同海域，海表CO2分压影响因素中温度效应的相对重要性有从高纬度向低纬度增加的趋势[45]。因此，在地处低纬度并且寡营养盐的南海北部海盆区域，海表CO2分压主要受温度效应的调控[12—14]，这并非特殊现象(见图5)。

图4和图5说明，尽管水温主导着南海北部CO2分压的基本格局，但其他影响因素也可发挥重要作用。在河口和沿岸流以外的开阔海域，低温区(19～23℃)的海表CO2分压比单纯通过水温预测的数值略高(见图4)，是由于这里低温的海水从大气吸收CO2的缘故，此外，这里依然处于冬季混合的状态，富含CO2的次表层水影响到表层，也可能对这一CO2分压增量有所贡献；在南海高温(超过29℃)高CO2分压区域，海表CO2分压比通过水温预测的分压数值略低(见图4)，这应该是由于较长时间的微弱初级生产过程[54—55]或者海气交换作用消耗掉一些CO2，而水体层化作用又阻止次表层高CO2水的补充。如前所述本研究并未观测到诸如水华之类强烈初级生产过程的影响，也没有在南海北部开阔海域和吕宋海峡附近发现陆源输入造成的低盐信号。

图5 不同海域海表CO2分压季节变化中温度效应与非温度效应的相对重要性(根据文献[14]和[45]整编)Fig.5 Relative importance of the temperature and non-temperature effects (on seasonal variations of sea surface pCO2) as a function of latitude (based on references [14] and [45])

4.2 黑潮表层水入侵对南海东北部海表CO2分压的潜在影响

图1显示，吕宋海峡外侧区域(121°E以东)的海表CO2分压并没有超过大气平衡水平，这一带的海表CO2分压甚至比相同水温的南海北部CO2分压更低(见图4)。在2009年3月28日的吕宋海峡外侧测线上，水温为26.35～26.73℃，相应CO2分压为338～345 μatm，比相同水温的南海北部CO2分压(364～375 μatm)低30 μatm左右；而在2009年4月20日的吕宋海峡外侧测线上远离南海的位置，水温可达27.80～28.72℃，相应CO2分压为355～364 μatm，比相同水温的南海北部CO2分压(383～393 μatm)也低30 μatm左右。

吕宋海峡外侧海区的水文环境主要受控于北赤道流的延伸体——黑潮。如果假设这支海流的表层水温在流经吕宋海峡外侧海域之前为29℃，相应海表CO2分压为与大气平衡的370 μatm，那么，当该水体降温至2009年3月份和4月份吕宋海峡外侧测线的水温，海表CO2分压将分别为370 μatm × e[0.042 3×(26.5-29)]=333 μatm(3月份)和370 μatm × e[0.042 3×(28-29)]=354 μatm(4月份)，都与实测数据基本吻合。因此，我们可以合理地将吕宋海峡外侧测线上比较低的海表CO2分压解释为，黑潮源区与大气接近平衡的表层海水在向北输运途中通过向大气辐射热量而降温，进而通过温度效应使得CO2分压降低。这种情况不仅在春季会发生，在同为东北季风控制的冬季条件下也应该如此。

事实上，作者在吕宋海峡南海一侧屡屡观测到这种在水温标尺上比较低的海表CO2分压数据，无论是2009年4月还是2008年4月都是如此(见图4)。也就是说，尽管黑潮是一支暖流，然而其表层水入侵南海看来并不导致南海北部向大气释放CO2，至少在春季如此。只有当黑潮以中层水的形式侵入南海，才能在比较长的时间尺度上驱动南海向大气释放CO2[10—11]。对于黑潮水入侵如何影响南海碳源碳汇格局的问题，仍需要开展更多研究才能完满回答。

4.3 对文献[16]的评论

图4显示，本研究所报告的吕宋海峡西侧海表CO2分压数据与2008年4月的观测结果[13]基本一致，海表CO2分压与水温的关系也与多数文献报道的基本一致。而文献[16]报告的南海东北部CO2分压结果则比本研究的海表CO2分压数据高50 μatm左右(在相同水温条件下)，这正是文献[16]得出所研究区域“在春季是大气CO2显著的源”的原因。需要指出的是，文献[16]的CO2数据处理流程并不完整，只做了响应转换和温度校正，却忽略了压力转换和水气校正两步。从数值来看，由于南海表层水在水温19～30℃范围内饱和水气压分布在0.02～0.04 atm，因而省略水气校正这一步将导致他们的数值偏高2%～4%，这在大气平衡情况下相当于7～15 μatm，也即实际数值差别(50 μatm)的14%～30%。

根据4.2节的讨论，文献[16]所报道的偏高的海表CO2分压结果不能通过黑潮表层水入侵南海来解释。如果文献[16]调查期间南海东北部曾经发生局地次表层水上涌的话，则其时海表CO2分压应该与水温呈现负相关[13]，然而文献[16]的报道并非如此。因此，文献[16]的观测结果并不能代表通常的自然状况，是否由于南海东北部及吕宋海峡附近发生其他环境变异造成，尚需进一步研究。根据本研究的结果，结合相关的文献分析，至少可以得出：在目前可以理解的非特异自然条件下，无论南海北部海盆区域还是吕宋海峡西侧海域，在春季都不大可能表现为大气CO2显著的源。

5 结论

根据2009年春季调查的结果和对文献资料的分析，南海北部海盆区域和吕宋海峡西侧海域在春季应该是与大气CO2接近源汇平衡的，并非大气CO2显著的源，文献[16]所报道的结果需要谨慎对待。南海北部开阔海域的海表CO2分压主要受温度效应调控，也在一定程度上受水团混合、海-气交换、生物活动等非温度效应的影响。春季黑潮表层水入侵南海并不增加南海东北部向大气释放CO2的通量。

致谢：时任厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室研究助理的苏元成参加航次现场维护仪器并搜集数据，航次首席科学家田纪伟教授、中国海洋大学船舶中心，以及“东方红2”号船的船员在航次中提供很多帮助，中国气象局大气成分观测与服务中心温室气体及相关微量成分实验室的刘立新博士和温民工程师协助将本研究所用的标准气溯源至世界气象组织全球大气本底观测网络的标准，3位评审专家提出建设性的修改意见，在此一并致谢。

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Sea surface partial pressure of CO2and its controls in the northern South China Sea in the non-bloom period in spring

Zhai Weidong1，2

(1.NationalMarineEnvironmentalMonitoringCenter，Dalian116023，China; 2.StateKeyLaboratoryofMarineEnvironmentalScience，XiamenUniversity，Xiamen361102，China)

To clarify air-sea CO2flux and the controls in the northern South China Sea (SCS) and the adjacent open sea areas around the Luzon Strait，a new dataset of sea surface and atmospheric partial pressures of CO2(pCO2) associated with underway temperature and salinity obtained from late March to mid-April in 2009 was investigated. In the northern SCS open sea areas other than those estuaries and the coastal current area，atmosphericpCO2increased from 368 μatm at a south site to 380 μatm at a north site，with the average of 371 μatm，while sea surfacepCO2declined from 405 μatm in the south area to 293 μatm in the north area. The northern SCSpCO2was significantly influenced by sea surface temperature，although non-temperature effects such as water mixing，air-sea exchanges，and biological activities also affected the sea surfacepCO2distribution. In the Kuroshio-influenced area around the Luzon Strait，however，sea surfacepCO2in given water temperature was generally lower than that in the northern SCS. Based on this dataset，the author suggested that，the springtime CO2uptake in the northern SCS basin area and the area west of the Luzon Strait from the atmosphere was nearly equal to CO2release to the atmosphere at the same time，which is similar to the consensus in relevant literatures based on qualified data. The earlier report published inHaiyangXuebaoin 2014 suggesting that the northeast part of the SCS serves as a significant source of the atmospheric CO2in spring is questionable.

partial pressure of CO2; temperature effect; northern South China Sea; Luzon Strait

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.06.004

2014-10-08；

2015-03-10。

国家海洋局海洋环境评价方法研究项目(DOMEP-MEA-01-10); 海洋公益性行业科研专项(201505003)。

翟惟东(1972—)，男，江苏省东台市人，研究员，主要从事海洋碳化学研究。E-mail:wdzhai@126.com

P734.4

A

0253-4193(2015)06-0031-10

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Zhai Weidong. Sea surface partial pressure of CO2and its controls in the northern South China Sea in the non-bloom period in spring[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(6)：31—40，doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2015.06.004