海洋所研究发现近四十年大洋增加碳汇主要存留在上层水体

近日，中国科学院海洋研究所海洋生源物质循环与海洋碳汇过程研究组在国际学术期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上发表了一项关于全球大洋颗粒有机碳（POC）垂向输送变化的重要研究成果。

海洋作为地球系统重要的碳汇，通过“生物泵”过程将大气中的二氧化碳转化为POC并输送至深海，实现长达数百至数千年的碳封存。然而，在全球变暖、海洋酸化加剧和大洋最小含氧带（OMZ）持续扩张的复合影响下，大洋颗粒有机碳（POC）垂向输送效率如何演化尚存争议。尤其受到关注的是，大洋碳汇加强和OMZ扩张导致的POC被保存在上部水层还是深海底部？

图1 海洋中颗粒有机碳的沉降和转化

为回答这一疑问，该团队归纳整合了全球大洋547个沉积物捕集器站位的18208条POC通量数据，系统探析了自1980年以来海洋POC通量的演变特征。发现输送进入浅层海洋的POC通量在增加，但输送到深层海洋（>1000米）的POC通量有下降趋势，说明POC在海洋中层和上层的降解加速，导致更多碳停留在中上层海洋参与再循环，而非被输送至深海封存。这一变化不仅削弱了海洋的长期碳汇功能，还通过消耗大量溶解氧加剧OMZ的扩张。该研究首次揭示尽管近年来海洋碳汇在不断增强、OMZ在不断扩张，大洋增加的碳汇主要存留在上层水体，但POC 向深海的输送量并未增加甚至出现明显下降趋势，这一发现挑战了“OMZ扩张有助于碳向深海输送”的传统观点，为理解全球变化背景下海洋碳循环的响应机制提供了重要科学依据。

图2 全球大洋近四十年（a）POC通量衰减系数、（b）各深度POC通量、（c）POC输送效率以及（d）深海通量与海洋碳汇强度的比值的演化趋势

论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士毕业生田德统，李学刚和宋金明研究员为共同通讯作者，钟国荣、马骏、王彦俊、袁华茂、段丽琴、王启栋、邢建伟、曲宝晓、戴佳佳等为论文共同作者。研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目支持。

论文信息：

Tian,D.,Li,X.*,Song,J.*,et al. (2025). A decline in the vertical transport of particulate organic carbon in the global open ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans,130,e2024JC021478. https://doi.org/10.1029/2024JC021478.