量化受涡流影响的北太平洋亚热带上层海洋的营养物质供应：利用三次GEOTRACES航次中采集的稀土元素数据改进的最优多参数分析方法

《Limnology and Oceanography》：Quantifying nutrient supply to the eddy-influenced subtropical North Pacific upper ocean: Modified optimum multiparameter analysis using rare earth elements from three GEOTRACES cruises

Horizontal/Vertical nutrient supply in the North Pacific Subtropical Gyre (NPSG) plays a pivotal role in biogeochemical cycling and CO2 uptake. Using GEOTRACES cruise data and modified OMP analysis with REEs as tracers, we quantified dominant nutrient sources: Equator-derived water (51%±37%) and vertical supply (31%±33%) dominate at ≤200 m, while North Equatorial Current-derived water contributes more at 200–300 m (38%±26%). Enhanced vertical nutrient fluxes during sampling, especially in spring, were linked to eddy influences. Dissolved inorganic nitrogen fluxes in the bottom euphotic layer (0.10–2.13 mmol m?2 d?1) were 1–100 times higher than nitrogen fixation, potentially explaining 5–169 mg C m?2 d?1 carbon fixation.

　　

摘要

北太平洋亚热带环流（NPSG）上层海洋中的水平/垂直营养物质供应在生物地球化学循环和二氧化碳（CO₂）吸收过程中起着关键作用。然而，基于直接化学观测和测量来量化水/营养物质输送的研究仍然有限。通过结合春季、夏季和冬季三次GEOTRACES航次期间的观测数据，我们确定了水平及垂直水流的来源，并应用了改进的优化多参数（OMP）分析方法（该方法基于迭代计算）来量化水和营养物质的供应情况，其中稀土元素（REEs）被用作准保守性化学示踪剂。在深度≤200米的范围内，平均量化结果显示：赤道来源的水（营养物质占比：51%±37%）和垂直输送的营养物质（31%±33%）是主要的营养来源；来自北太平洋亚热带环流区域的水（0%±1%）影响较小；而北赤道洋流来源的水在200–300米深度层的贡献率（38%±26%）高于浅层（10%±19%）；来自沿海地区的水（7%±15%）对NPSG的营养物质供应作用不稳定。此外，在采样期间，尤其是在春季，垂直营养物质输送量有所增加，这可能与不同类型的海洋涡旋有关（这些涡旋通过海面高度进行区分）。在靠近温暖海域、寒冷海域以及无涡旋区域的站点，光合作用层中溶解无机氮的垂直通量分别估计为0.10–0.76、0.21–2.13和0.066–0.53毫米摩尔每平方米每天（mmol m^?2 d^?1），这些通量是氮固定过程中供应量的1–100倍。这些营养物质通量可以解释光合作用区每天每平方米5–169毫克的碳（mg C m^?2 d^?1）的生成。

利益冲突

无利益冲突声明。