海洋地质与环境重点实验室知识库

在全球碳循环体系中，海洋扮演着核心角色。海洋不仅是庞大的碳储库，而且具有吸收和储存大量大气二氧化碳（CO₂）的能力，进而影响大气中的CO₂平衡。颗粒无机碳（Particulate Inorganic Carbon，PIC）作为海底碳沉积的关键组成部分，在长期封存大气CO₂中起着至关重要的作用，其沉积量约占海底碳沉积总量的75%。PIC不仅是评估海洋酸化水平的标准之一，还可作为追踪表层海洋水团运动、水温及生产力等关键海洋参数变化的重要指标。作为热带海域的印尼海及周边海域，其PIC对全球碳酸盐循环具有重要贡献。然而，传统采样方法难以全面捕捉其长时间、大范围PIC动态变化，并且驱动PIC变化的作用机制复杂，目前尚未厘清。因此，深入研究该区域PIC的长期时空分布及其驱动因素，对理解该海域的生态系统及其对全球海洋碳循环的影响具有重要意义。

本文通过综合分析基于MODIS遥感卫星数据反演的PIC数据以及其他环境因子数据，构建统计分析模型和机制模型，探讨了苏门答腊-爪哇岛南部海域和马鲁古海海域在2003-2022年间PIC的时空变化特征、控制因素及其背后的核心驱动机制，并对相关碳储量及雨率特征进行分析。主要结论如下：

（1）PIC时空分布特征：苏门答腊-爪哇岛南部海域大部分地区PIC浓度峰值出现在第二季风间期，唯有巽他海峡在东季风时期PIC浓度最高。El Niño事件期间PIC浓度下降，+IOD事件期间呈上升趋势。马鲁古海海域PIC浓度峰值出现在每年的3月和10月，El Niño年PIC浓度下降，La Niña年PIC浓度升高。

（2）PIC变化的控制因素：本文应用广义加性模型和结构方程模型揭示出PIC变化的背后机制。两个研究区域均表现为：气候变化通过影响海洋物理过程（如上升流等），进而调控海表营养盐浓度，最终影响PIC浓度。基于此，本文构建了机制模型，以总结两个海域PIC变化的机制过程。具体而言，苏门答腊-爪哇岛南部海域PIC变化主要由季节性上升流控制，同时受到El Niño和+IOD气候事件的显著影响。在未来气候变化背景下，苏门答腊-爪哇岛南部海域PIC浓度预计将呈现增加趋势；马鲁古海海域PIC变化由上升流和棉兰老流控制，受到El Niño和La Niña事件的显著影响。

（3）碳储量及雨率（PIC:POC）的变化特征：近20年内，苏门答腊-爪哇岛南部海域PIC和POC储量变化不显著，而马鲁古海PIC储量呈现显著增加趋势，POC储量则呈现下降趋势。两个研究区的雨率均在La Niña年较高，El Niño年较低。

综上所述，本文深入解析了苏门答腊-爪哇岛南部海域和马鲁古海海域海表PIC浓度的时空变化特征及其控制因素，这些成果为未来气候变化下海洋碳循环研究提供了重要的理论与数据支持。