近日，MED海洋生物地球化学研究团队在Environmental Research Letters发表了题为 “Decaying cyclonic eddies enhance deep carbon transfer while frontal zones attenuate export: mechanistic drivers of divergent pathways”的研究论文，揭示了处于消亡阶段的涡旋-锋面系统其差异化的生物泵传输效率及其驱动机制，为深入理解涡旋和锋面的碳封存效应提供了新见解。2025届二所-交大联合培养博士毕业生王新洋和海洋二所张静静副研究员为共同第一作者，陈建芳研究员和李宏亮研究员为通讯作者。

中尺度涡旋及其边缘锋面构成的“涡旋-锋面”系统在海洋中几乎无处不在，作为关键过程调控着海洋的物理和生物地球化学过程。尽管已有研究对涡旋的生成和强化阶段的生物泵输出过程有了一些认识，但是其在消亡阶段的生物泵输出特征仍属未知。

研究团队利用集成了CTD、原位紫外硝酸盐仪（Deep SUNA）、荧光传感器及水下粒子成像仪UVP等设备的生化剖面仪，在斯里兰卡岛东南海域开展船基断面观测。结果显示，消亡阶段的冷涡和锋面处均出现了浮游植物旺发，但二者的营养盐供应机制存在差异，硝酸盐跃层的抬升和垂向硝酸盐扩散通量的增加分别是涡旋和锋面处浮游植物旺发的主要原因。

研究团队基于UVP5获取的颗粒物粒径谱数据，估算了颗粒有机碳（POC）的输出通量。结果显示，消亡阶段的冷涡和锋面处生物泵传输特征存在显著差异（图1）。在消亡阶段，气旋涡增加了POC的传输效率，而锋面则降低了其传输效率（图1）。在消亡阶段的气旋涡内部，次表层形成的下降流过程和较高的大粒径颗粒物占比加速了有机质的输出；而在锋面处，次表层上升流过程、水团交汇界面形成的强烈层化和较低的大粒径颗粒物占比共同抑制了有机质的输出，降低了生物泵的传输效率（图2）。

图1  消亡阶段涡旋和锋面处Chl-a浓度、颗粒物浓度、POC通量、颗粒物粒径谱斜率和衰减系数的断面分布特征

图2  消亡阶段涡旋-锋面差异化的生物泵传输格局及其驱动机制概念图

该研究得到国家自然科学基金委（Nos. 42176039、42330412、42476047)、海洋二所基础科研经费(No. SZ2403)、全球变化与海气相互作用专项(Nos. GASI-01-EIND-STwin、GASI-04-WLHY-03)和澳门科技发展基金(No. FDCT-0040/2023/R1A1)的联合资助。

论文引用：
Wang, X., Zhang, J., Li, H., Kao, S., Xu, J., & Chen, J. (2025). Decaying cyclonic eddies enhance deep carbon transfer while frontal zones attenuate export : mechanistic drivers of divergent pathways. Environmental Research Letters, 20, 104015.