热带大西洋PIRATA计划中几内亚湾生物地球化学参数数据集（1997-2024）：揭示海洋碳循环与酸化动态

法国IRD团队通过PIRATA计划持续监测几内亚湾海域，系统采集了盐度、溶解氧、营养盐（2004年起）、浮游植物色素（2011年起）、海水pHt（2021年起）和总碱度（2023年起）等关键生物地球化学参数。该研究构建了高质量时空数据集，为解析热带大西洋碳循环驱动机制及气候变化对海洋酸化的影响提供了重要依据，数据已公开于SEANOE平台。

　　

在热带大西洋海域，海洋与大气相互作用的动态过程深刻影响着全球气候系统，但该区域生物地球化学参数的长期观测数据仍存在显著空白。PIRATA（Prediction and Research Moored Array in the Tropical Atlantic）计划自1997年启动以来，通过布设浮标阵列实现了物理海洋参数的实时监测，然而对于驱动海洋碳循环的关键生物地球化学参数（如营养盐、pH等）的系统性观测直到2004年才逐步展开。这些数据的缺失限制了科学家对热带海洋酸化进程、浮游生态系统响应等关键科学问题的认知。

法国IRD研究所IMAGO团队的Thierry Cariou等研究人员通过PIRATA法国航次，历时27年（1997-2024）在几内亚湾海域构建了多参数生物地球化学数据集。研究采用标准化的采样与分析流程，累计完成16,598份盐度样本、15,409份溶解氧样本和14,965份营养盐样本的测定，并逐步扩展至浮游植物色素（2,820样本）、海水pH_t（1,346样本）和总碱度（553样本）等新兴参数。这些数据通过SEANOE平台公开，为研究热带大西洋生物地球化学循环的时空变异提供了重要基础。

关键技术方法包括：（1）基于Winkler滴定法的溶解氧测定（Metrohm 848滴定仪，精度0.1%）；（2）连续流动分析技术（Seal Analytical AA500）检测营养盐（硝酸盐检测限4 nmol/L）；（3）高效液相色谱（Agilent 1200 HPLC）分析23种浮游植物色素；（4）紫外-可见分光光度法测定海水pH_t（m-甲酚紫指示剂，精度±0.003单位）；（5）双终点电位滴定法（Metrohm 888 Titrando）测定总碱度（精度≤0.1%）。所有分析均采用国际标准物质（IAPSO标准海水、Dickson CRM等）进行质量控制。

【数据记录】
研究团队沿10°W断面系统采集水柱样本，通过CTD-O₂剖面（SeaBird SBE911+）和表层水采样（每GPS度间隔）获取数据。盐度测量采用Guidline 8410A盐度计（PSS78标准），溶解氧通过改良Winkler法测定，营养盐样本经80℃巴氏消毒后保存。数据文件包含站位坐标、采样深度、参数数值等元数据，参数命名遵循MEDATLAS词汇表标准。

【技术验证】
质量控制体系包含：（1）双样比对（每CTD剖面取平行样）验证采样精度，盐度双样偏差控制在0.03 PSU内；（2）使用Kanso Technos认证水样验证营养盐分析准确性；（3）通过国际实验室间比对（如INIV计划）评估巴氏消毒保存法的可靠性。浮游植物色素分析采用维生素E乙酸酯内标（提取回收率>95%）和DHI标准色素校准。

这项研究的意义在于建立了热带大西洋首个跨世纪生物地球化学参数综合数据集，特别是2021年后新增的pH_t和总碱度参数，为量化海洋酸化速率提供了直接证据。数据显示几内亚湾500米深处存在明显的东大西洋中央水团（ESACW）特征，其盐度（34-36 PSU）和营养盐剖面（硝酸盐0-40 μmol/kg）反映了该区域独特的物理-生物地球化学耦合过程。研究人员特别指出，自动化盐度记录（Python开发）和双终点滴定法的应用显著提升了数据质量与采集效率。

该数据集已被应用于解析气候变异对热带海洋生产力的影响，如Radenac等（2020）利用其中营养盐数据揭示了大西洋冷舌区硝酸盐季节变化的物理驱动机制。未来随着碳系统参数的持续积累，这些数据将有助于建立热带海洋酸化预警模型，为IPCC评估报告提供区域尺度验证依据。研究团队强调，持续的国际合作（美-法-巴三国PIRATA联盟）和标准化分析方法（如GO-SHIP手册）是维持长期观测数据可比性的关键保障。