春夏期間東海表水二氧化碳海氣交換通量之時空變化

Temporal and spatial variations of sea surface pCO2 in the East China Sea from spring to summer

陳宜倫(Yi-Lun Chen)

指導教授 ： 曾鈞懋

國立臺灣大學/理學院/海洋研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2013.00199

摘要

本研究探討2009年春夏季節東海表層海水二氧化碳分壓之時空分佈、控制機制與海氣交換通量的變化。研究時間為2009年4月29日至5月10日(簡稱為春季5月航次)與2009年6月29日至7月13日(簡稱為夏季7月航次)，於東海採用連續同步測定系統，進行大氣與表層海水中的二氧化碳分壓(pCO2)量測。

本研究結果顯示東海大氣pCO2於春季5月(395.2 ± 10.8 μatm，n=715)與夏季7月(381.4 ± 4.4 μatm，n=624)航次期間略微變化；春季5月所觀測到表水pCO2範圍介於 132.1 ~ 360.4 μatm (271.1 ± 54.0 μatm，n=1667)，低值(208.6 ± 15.5 μatm)位於低溫、低鹽、高營養鹽的長江沖淡水(S < 31.0)之擴散區域(9.3×103 Km2, 佔研究區域3.7% )，主要受生物作用影響；另外，相對高值(296.7 ± 28.6 μatm)則主要出現在高溫、高鹽、低營養鹽的黑潮與臺灣暖流混合水(S > 33.2)。夏季7月時的表水pCO2範圍介於 123.8 ~ 589.3 μatm (372.5 ± 72.1 μatm，n = 1457)，低值(287.6 ± 25.0 μatm)依然出現在長江沖淡水(面積4.5×103 Km2，佔研究區域的1.8%)，但此時表水pCO2值高於5月；另一方面，黑潮與臺灣暖流混合水的表水pCO2數值(395.3 ± 14.7 μatm)亦明顯高於5月。春季5月至夏季7月之季節轉換期間，位於東海的各水型有明顯之消長變化，7月的長江沖淡水擴散面積(4.5×103 Km2)明顯比5月(9.3×103 Km2)減少了48 %。再者，當輸入東海的營養鹽減少時造成生物作用降低並間接使得海水溫度上升，進一步導致2009年5月至7月東海二氧化碳海氣交換通量由-3.5 ± 1.8轉變為-0.8 ± 4.2 mole C m-2 yr-1，即海洋對大氣二氧化碳吸收(uptake)能力下降。

東海於春、夏季時各水型的表水pCO2控制因素分別為:黑潮與臺灣暖流混合水受控於溫度效應，長江沖淡水則受控於生物作用，沿岸水受控於物理混合作用。當扣除易受季風與地形等因素所影響而產生湧升流的沿岸水，其他水型則因具有良好的層化現象，故可利用海水溫度、葉綠素a (Chl-a)及當年度大氣pCO2作為表水pCO2控制機制之參數，進而建立經驗模式(R2 = 0.86)。本研究利用2003 ~ 2010年間衛星遙測溫度、葉綠素a與當年度大氣pCO2(實測值)等月平均資料，代入經驗模式估算後所得的月平均二氧化碳海氣交換通量變化範圍介於 -2.8 ~ 0.1 mole C m-2 yr-1之間；溫暖時期東海pCO2w在空間上具有明顯地濃度梯度分佈，在長江出海口及其淡水羽擴散(plume)區域長期呈現低值，主要受到生物作用所影響，而其他區域則是受到溫度所致，並可進一步計算出溫暖時期平均碳吸收量為0.0042 Gt C yr-1，約佔全年總吸收量的30%。

關鍵字：東海、二氧化碳分壓、二氧化碳海氣交換通量、衛星遙測、迴歸分析

關鍵字

東海 ； 二氧化碳分壓 ； 二氧化碳海氣交換通量 ； 衛星遙測 ； 迴歸分析

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無資料

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East China Sea ； Air-sea Exchange ； pCO2 ； Regression Analysis ； Satellite Remote Sensing

參考文獻

楊胤飛(2013)，2006年秋季東海表水二氧化碳之空間分佈與控制機制探討。國立臺灣大學海洋研究所碩士論文。

賴星宇(2009)，2008年晚春到初夏期間台灣周遭海域的二氧化碳交換通量與分佈。國立臺灣師範大學海洋環境科技研究所碩士論文。

沈柏源(2010)，2003年夏季東海表水二氧化碳之時空變化。國立臺灣大學海洋研究所碩士論文。

Chou, W. C., Gong, G. C., Tseng, C. M., Sheu, D. D., Hung, C. C., Chang, L. P., & Wang, L. W. (2011). The carbonate system in the East China Sea in winter. Marine Chemistry, 123(1), 44-55.

Borges, A., & Gypens, N. (2010). Carbonate chemistry in the coastal zone responds more strongly to eutrophication than to ocean acidification. Limnology & Oceanography, 55(1), 346-353.