法国索邦大学维勒弗朗什海洋实验室（LOV）联合美国迈阿密大学、NOAA及德国GEOMAR等机构的科研团队，借助法国HYDROPTIC公司的UVP6水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统，在赤道大西洋上升流区完成9个月BGC-Argo浮标连续观测，首次原位捕捉到两次藻华后持续月余、直达2000米深海的海洋雪输出羽流，定量揭示赤道生物碳泵6%–7%的稳定输出效率。成果于2025年12月发表于《Biogeosciences》。
研究背景
海洋生物碳泵（BCP）将表层有机碳输运至深海长期封存，其中海洋雪重力沉降构成的生物重力泵（BGP）是最主要的输运途径。海洋雪的形态（大小、孔隙度、致密度）直接决定其沉降速度与再矿化命运，“看清”颗粒形态是理解碳输出的关键。
然而，赤道大西洋作为全球重要的上升流高产区，碳输出观测长期存在短板：船测航次短暂，难以覆盖从藻华到输出的完整过程；沉积物捕集器时间分辨率低，无法分辨颗粒类型贡献。热带不稳定波（TIW）等次季节过程如何驱动颗粒生产与深输运，一直缺乏原位连续证据。将UVP6搭载于BGC-Argo浮标、以准拉格朗日方式长期跟踪同一水体，成为破解这一难题的理想方案。
研究过程
研究团队于2021年7月搭乘德国“太阳号”SO284航次，在赤道0°N、23°W布放搭载UVP6的BGC-Argo浮标（WMO: 6904139）。浮标沿赤道向东漂移约1600公里至7°W，每3天剖面至2000米，共获取86条超1000米的剖面，2022年3月成功回收。浮标还集成温盐、叶绿素荧光、溶解氧与后向散射传感器，并与卫星海表温度、叶绿素数据联合分析。
图1. 法国HYDROPTIC公司UVP6水下颗粒物和浮游动物图像原位采集系统
UVP6对0.102–16.4 mm粒径的颗粒物原位计数与成像，全程记录约12.7万张图像，经EcoTaxa平台机器学习分类与专家校验区分活体与碎屑；再对碎屑的面积、灰度、伸长率、结构均一性等形态参数做PCA与k-means聚类，客观划分出五种海洋雪形态型。
图2. 浮标轨迹上的卫星海表温度（a）、温度距平（b）、叶绿素a（c）及叶绿素距平（d），黑线为浮标轨迹，蓝/品红线标示两次输出事件起止（来源：Habib et al., 2025）
实验结果
两次藻华引发两次持续月余的深层输出事件。 卫星与浮标一致记录到两次藻华（2021年9月与2022年1月，表层叶绿素a峰值约0.4 mg m-3），分别对应大西洋冷舌发展与冬季次生冷期。基于Rodionov变点检测算法，团队客观识别出两次输出事件：2021年8月8日–9月8日、2021年12月13日–2022年1月26日，各持续约一个月，颗粒羽流以约30 m d-1的表观速度稳定抵达2000米深度。
通量增强，但输出效率保持稳定。 30米深处碳通量在事件2、事件1及事件间期分别达168、139和83 mgC m-2 d-1，全水柱平均最大通量104.1±61.5 mgC m-2 d-1。尽管事件期通量更高，100米层输出效率（Eeff）在事件内外始终维持6%–7%，处于全球平均水平；100米通量传输至1000米的效率（Teff）为29%–40%，事件2最高。这揭示赤道生物碳泵在2021年强Atlantic Niño背景下依然高度稳定，或与初级生产到颗粒输出仅10–15天的短滞后有关。
图3. 微型颗粒（MiP）与大型颗粒（MaP）丰度、碳通量及距平的时间-深度分布，两次输出羽流（红/蓝斜线）直达2000 m（来源：Habib et al., 2025）
五种形态型揭示“小而致密者行远”。 五种形态型为大致密（BDP）、纤维状（FP）、大多孔（BPP）、小致密（SDP）与小多孔（SPP）颗粒。多孔与纤维状颗粒在表层藻华期占主导（SPP在事件期0–50米占比达50%–60%），却几乎无法穿越中层；致密型颗粒表层占比不高，却主导深层输出——SDP在事件期占比超40%，并在300–600米出现浓度回升，最终成为2000米深海碳通量的主要贡献者。纤维状颗粒与叶绿素显著相关，提示其源于链状硅藻聚集体；致密颗粒则可能源于浮游动物粪粒。
图4. 五种海洋雪形态型的UVP6原位图像（左列）及其对数浓度的时间-深度分布（来源：Habib et al., 2025）
研究结论
图5. 赤道大西洋颗粒输出系统示意图：冷舌与TIW驱动表层生产，致密颗粒（DP）主导深层输出，Eeff 6–7%、Teff 30%–40%（来源：Habib et al., 2025）
该研究首次在赤道大西洋实现“藻华—颗粒生产—形态转化—2000米深输运”全链条原位连续成像观测，证明赤道上升流区是输出效率稳定（Eeff 6%–7%）的碳输出系统，深层碳封存主要由小型致密颗粒驱动，颗粒形态组成的高度一致性正是系统稳定性的根源。
法国HYDROPTIC公司的UVP6在此次研究中展现了卓越性能：低功耗条件下随浮标连续工作9个月、每3天剖面至2000米，稳定获取12万余张高分辨率颗粒图像。UVP6可搭载剖面采水架、BGC-Argo浮标、水下滑翔机、潜标（mooring）等多种平台，提供UVP6-LP（低功耗型）、UVP6-HF等型号，正成为全球海洋生物碳泵与颗粒通量长期原位观测的关键技术支撑。
参考文献
Habib, J., Stemmann, L., Accardo, A., Baudena, A., Tuchen, F. P., Brandt, P., and Kiko, R.: Marine snow surface production and bathypelagic export at the Equatorial Atlantic from an imaging float, Biogeosciences, 22, 7985–8003, https://doi.org/10.5194/bg-22-7985-2025, 2025.
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