沙尘气溶胶中的可溶解铁对黄海海域叶绿素浓度影响的研究

Trans-Pacific transportation of East Asian dust aerosols is the largest scale of the dust transmission process on Earth, dust aerosol long-range transport and deposition is an important nutrient and trace metals inputs to the ocean, and bioavailable iron plays an essential role in limiting the marine primary producers. However, there were few observations focus on the dissolved iron over ocean limited by the observation methods, and the values over different oceans regions vary greatly, leading larger uncertainty between dust aerosols and oceanic primary productivity. This proposal plans to use the observed data over land and ocean, combined the active and passive satellites data, the HYSPLIT trajectory model and WRF-Chem model, to studying the dry and wet deposition of dust aerosols over the Yellow Sea, and analyzing the dissolved iron effect in dust aerosols on chlorophyll concentration over the Yellow Sea. This research could contribute to the better understanding of dust aerosol’s effect on oceanic primary productivity and carbon cycle over the offshore, providing important observation basis for improving the prediction accuracy of the models.

东亚沙尘气溶胶的跨太平洋输送是地球上最大尺度的沙尘传播过程，沙尘气溶胶沉降是海洋重要的营养盐和痕量金属的输入来源，其中生物可利用铁沉降是制约海洋初级生产力的重要因素。但由于观测手段等的限制，针对海洋地区可溶解铁的观测非常有限，并且各海域的观测结果存在很大的差别，导致沙尘气溶胶对海洋初级生产力的影响仍存在很大的不确定性。本项目拟利用多源卫星集群主动探测和被动遥感相补充的探测优势、辅以出海和沿海站点采样获取的铁溶解度，结合HYSPLIT和WRF-Chem模式，获取沙尘气溶胶在黄海海域的干/湿沉降量，研究沙尘气溶胶中可溶解铁对黄海海域叶绿素浓度的影响。该项目的开展对于准确评估我国近海海域中沙尘气溶胶中对海洋初级生产力的影响提供一定的科学参考与理论依据，也为提高模式预测精度提供重要的观测依据。

沙尘沉降作为海洋中铁元素的重要来源，对海洋生态系统有着极其重要的影响。本项目利用出海巡航观测的气溶胶采样数据，获取了沙尘气溶胶中的铁总量和铁溶解度，各次巡航采样的可溶解铁干沉降量分别为0.608，0.234，0.765和0.3ug/m3，铁溶解度分别为0.1，0.106，0.09，0.095。其次，我们利用WRF-Chem模式，获取了沙尘气溶胶在黄海海域的总沉降量、干沉降量和湿沉降量的时空分布特征，结果表明：黄海海域的沙尘气溶胶干沉降主要集中在冬季，沉降量约为0.15g/m2，且海上沉降约占全年50%，陆地沉降占全年20%~35%；秋冬两季，东南方向（秋：34.5-35.5°N，119.5-121°E；冬：34-35.5°N，120.3-122.5°E)皆出现一高值中心，二者中心区域沉降量分别达到0.147g/m2和0.214g/m2；春季陆地干沉降高于秋季，海上干沉降低于秋季。湿沉降集中在春季，数值在0.414g/m2以上，约占全年湿沉降总量的50%。总的沙尘沉降集中在春季，约占全年沉降总量的40%。相比于海洋，陆地春季沉降量更高，占全年50%左右。最后，我们分析了沙尘气溶胶对黄海海域叶绿素a浓度的影响。结果表明，气溶胶的输入不管在哪个季节都会引起叶绿素a浓度的变化，而且气溶胶光学厚度越大，叶绿素a浓度的增长幅度也越大，但这种影响是短期的。溶解铁沉降越多，叶绿素响应时间越短，浓度越大。项目的研究结果对于准确评估我国近海海域中沙尘气溶胶对海洋初级生产力和碳循环的影响提供一定的科学参考与理论依据，也为提高模式预测精度提供重要的观测依据，同时也为合理开发利用海洋生物资源和实行渔业生产农牧化等提供了资料。