近日，中国科学院海洋研究所王珍岩研究团队在国际学术期刊《Journal of Geophysical Research: Oceans》发表研究成果，揭示了班达海颗粒有机碳（POC）分布呈季节性“双峰”循环特征的形成机制，阐明了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和印度洋偶极子（IOD）对该海域POC分布年际变异的调控作用。

班达海是全球“珊瑚三角区”核心和印度尼西亚贯穿流（ITF）的关键通道，同时也是印太暖池的重要组成部分（图1），受低纬度热带海区气候变化过程的直接作用，其碳循环过程对于深入探究气候变化对热带海洋环境的影响具有重要指示意义。POC是海洋生物碳泵效应的核心载体，也是形成海底沉积物埋藏碳汇的重要来源，目前有关班达海POC时空演变过程受气候变化的调控机制尚未开展系统研究。

图1 (a)研究区位置，背景色代表海底水深，黑框内为论文主要研究区班达海位置；(b)背景色为卫星遥感反演的2003-2021年间班达海POC平均浓度分布，红框为两个子研究区位置

研究团队整合分析了2003-2021年间多源卫星遥感数据，发现班达海POC时空分布存在显著的季节性“双峰”循环特征，即每年5月~10月东南季风期（SEM）在班达海东部形成主峰区，11月至次年4月西北季风期（NWM）在西南部形成次峰区（图2）。使用人工智能理论的自组织映射（SOM）模型开展聚类分析，发现该“双峰”循环受控于随季节切换的两个季风过程驱动形成的不同营养盐输送通道对班达海POC时空分布产生调控作用。在SEM期间，东南风驱动在班达海东部形成上升流，将富营养盐深层海水输送至表层，促使浮游植物爆发，形成POC主峰；在NWM期间，南海贯穿流（SCST）挟带来自爪哇海和弗洛勒斯海的营养盐从西南部入侵，在班达海西南部形成POC次峰；其中SEM期间POC浓度显著高于NWM期间，反映出上升流对于班达海的初级生产力具有更强的主导作用（图2）。

图2 2003~2021年班达海POC分布呈现“双峰”循环特征：(A)在时间上表现为年际周期的 “双峰”特征，其中SEM期间为“大峰”，NWM期间为“小峰”；(B)在空间上两个子区（分别以蓝色和红色虚线框标示）表现为分季节此消彼长的“双峰”分布格局，其中NWM（DJFMA）期间受SCST影响，表现为班达海西南部海域（蓝色虚线框）POC浓度整体高于东部海域（红色虚线框）；SEM（MJJASO）期间班达海西南部海域POC浓度整体低于东部海域

而在年际变异方面，气候事件发挥了关键的调控作用，ENSO和IOD通过调控亚洲-澳大利亚季风间接主导了班达海POC分布的年际变异。在El Niño/+IOD事件期间，增强的东南风使SEM期间的上升流更强，POC分布呈正异常；但同期被削弱的西北风则抑制了SCST入侵，导致相应NWM期间POC分布呈负异常。La Niña/-IOD事件则呈现完全相反的响应模式。这种“此消彼长”的调控机制导致班达海POC年际异常持续时间普遍较短（图3）。

图3 班达海POC分布年际变异受季风与气候事件调控的作用机制示意图

研究特别解析了班达海POC分布对两类特殊气候事件的差异化响应机制：在2009~2010年发生El Niño Modoki事件期间，因中太平洋异常增暖，引发沃克环流西移，导致在班达海出现罕见的西风异常，造成在当年SEM期间POC分布呈现负异常（与常规El Niño响应相反）；而在2010~2013年发生多年La Niña事件期间，在班达海区形成超强降水，使海洋层化作用增强，抑制了深层营养盐上涌，引发班达海出现长期POC负异常（图3）。这种对气候事件的敏感响应进一步凸显了班达海生态系统和碳汇效应受控于气候变化影响的脆弱性。研究成果可为深入理解印太暖池区碳循环过程及其碳汇贡献提供科学依据，为科学预测未来全球变暖趋势下复杂气候事件对海洋生态系统的影响提供新视角。

论文第一作者为中国科学院海洋研究所硕士研究生贾一佳，通讯作者为王珍岩研究员。研究得到了国家自然科学基金和中国科学院战略性先导专项等科研项目资助。

论文信息：

Jia,Y.,Wang,Z.*,Song,X.,et al. (2025). Seasonal and interannual variability of particulate organic carbon in the Banda Sea. Journal of Geophysical Research: Oceans,130,e2025JC022520. 

https://doi.org/10.1029/2025JC022520