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(a). (b). CW. 2006 年夏季台灣周遭海域碳化學參數之空間分佈特性 謝秀苓、許德惇 國立中山大學海洋地質及化學研究所. 研究目 的. 過去針對台灣周遭海域進行的研究多為片段式的調查，且大多數測站均集中分佈於台灣海峽、海峽北部與西南部，對於台灣東部太平洋及南海北部海域的探測則相對稀疏。有鑑於此，於 2006 年 5 月執行第一次聯合探測作業，利用四艘研究船同時探測台灣東部、西部 、 南部、北部以及南海北部海域 ( 如圖一 ) 。本研究之採樣站位圖如圖二所示 ( 圖中●：代表僅採集表水之站位；○：表示有採集垂直剖面之測站 ) 。. 研究區域、材料與方法.
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(a) (b) CW 2006年夏季台灣周遭海域碳化學參數之空間分佈特性 謝秀苓、許德惇 國立中山大學海洋地質及化學研究所 • 研究目的 過去針對台灣周遭海域進行的研究多為片段式的調查，且大多數測站均集中分佈於台灣海峽、海峽北部與西南部，對於台灣東部太平洋及南海北部海域的探測則相對稀疏。有鑑於此，於2006年5月執行第一次聯合探測作業，利用四艘研究船同時探測台灣東部、西部、南部、北部以及南海北部海域(如圖一)。本研究之採樣站位圖如圖二所示(圖中●：代表僅採集表水之站位；○：表示有採集垂直剖面之測站)。 • 研究區域、材料與方法 • 本研究採用首次聯合探測計畫之樣本，共採集90個測站，分析項目包含：酸鹼值(pH)、溶解態無機碳(dissolved inorganic carbon; DIC)、鹼度(titration alkalinity; TA) 等碳化學參數。分析參數之精確度分別如下： ±0.003 pH、DIC和TA均<0. 1% (標準品由A. G. Dickson實驗室提供)。 • 海水中二氧化碳分壓(fCO2oc)值的計算方式是利用實測之DIC與TA值，分別帶入Lewis and Wallace (1998)所建立之二氧化碳系統程式(CO2 system)中計算。計算過程中所使用的碳酸解離常數則是採用Dickson and Millero (1987)重新修訂於Mehrbach et al. (1973)所提出之K1和K2值。 • 大氣中二氧化碳分壓(fCO2atm)值是由NOAA網站的Mauna Loa觀測站(19.54oN; 155.58oW)所提供，2006年5月平均大氣pCO2值為381.79 ppm (http://esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/)，經由扣除水蒸氣壓的影響後(Guggenheim, 1967; Levelt-Sengers et al., 1971)，fCO2atm為366.82 matm。 • 海氣交換之二氧化碳通量(CO2 Flux)計算公式：F = kav × s × (ΔfCO2) ；式中kav之計算方式詳如 Wanninkhof and McGillis (1999)，風速資料則感謝龔國慶教授提供。式中，s為氣體溶解度，ΔfCO2即為fCO2oc減去fCO2atm，所以當ΔfCO2為負值表示海水吸收CO2，反之則為釋放CO2至大氣中。 圖一、聯合探測作業採樣位置圖 圖二、採樣位置圖 • 結果與討論 圖三、(a)依水文性質所區分之空間分佈圖與(b)各類型之溫鹽性質分佈圖 因測站分佈面積廣泛，故依照各水文性質的不同，區分出10種不同水文性質之類型，分別為：(1) 黑潮表層水 (Kuroshio Surface Water；KSW，以+標示)、(2) 陸棚表層水 (Shelf Surface Water；SSW，以○標示)、(3) SSW與KSW之混合水 (SSW + KSW，以□標示)、(4) 沿岸水 (Coastal Water；CW，以▲表示)、(5) KSW與LCC之混合水 (KSW + LCC，以▽標示)、(6) 呂宋沿岸流 (Luzon Coastal Current；LCC，以▼標示)、(7) 湧升水 (Upwelled Water；UW，以■標示)、(8) 南海表層水 (South China Sea Surface Water；SCSSW，以◆標示)、(9) SCSSW與UW之混合水 (SCSSW+UW，以△標示)、(10) SCSSW與LCC之混合水 (SCSSW + LCC，以◇標示)。依各水文性質所區分之溫鹽及依據詳見表一，其空間分佈圖如圖三(a) ，各類型之溫鹽性質如圖三(b)。 (a) (b) • 台灣東部區域：主要由SSW(○)、KSW(+)、CW(▲)、SSW+KSW(□)與KSW+LCC(▽)等五種類型組合而成(如圖三(a))。 • SSW (○)區域之碳化學性質為低pH(如圖四(a))及高DIC值(如圖四(b))。因湧升作用同時帶來額外的營養鹽以及富含DIC之次表層水，所以造成此區域有fCO2的高值存在(如圖四(d))，但由於受生物作用的影響較為顯著，此區域呈低fCO2值。SSW是台灣周遭海域主要吸收CO2的區域(如圖四(f))。 • KSW (+)區域之碳化學參數分佈大致為高pH (如圖四(a))、TA (如圖四(c))以及低DIC (如圖四(b))。 由圖五(a)可以看出此區域fCO2含量變化不受溫度影響，且大多數低於fCO2atm。由fCO2與TA/DIC比值的關係圖顯示兩者呈負相關的趨勢(如圖五(b))。推測是受生物作用的影響消耗掉較多的DIC，導致此區域的TA/DIC比值提升且fCO2含量降低，所以呈一微弱吸收大氣CO2的區域(如圖四(f)) 。 • CW (▲) 區域呈低pH (如圖四(a))、TA (如圖四(c))且高DIC (如圖四(b))之碳化學特性。因接收淡水輸入額外的營養鹽，提升了此區之生物生產力，進而降低海水中fCO2的含量，使得此區域吸收大氣中的CO2 (如圖四(f))。 • 本研究期間在台灣東部外海區域均呈現吸收大氣中CO2 (如圖四(f)) 。 • 南海北部海域：主要由LCC(▼)、SCSSW(◆)、UW(■)、SCSSW+UW(△)與SCSSW+LCC ◇)等五種類型組合而成(如圖三(a))。 • UW區域呈低pH(如圖四(a))且高DIC(如圖四(b))、TA(如圖四(c))的現象，推測因湧升作用帶來額外的營養鹽，刺激此處生物生長，降低海水中fCO2的含量(如圖四(d))，呈一微弱吸收大氣CO2之區域(如圖四(f)) 。 • LCC區域因受到沿岸淡水輸入的影響，碳化學參數特性呈低DIC(如圖四(b))、TA(如圖四(c))。因海水中fCO2的含量與溫度呈正相關(如圖五(a))，所以推測受到高溫的影響使得此區域為主要釋放CO2至大氣(如圖四(f)) 。 • 南海北部區域海水中fCO2含量變CO2至化主要受溫度的影響，兩者呈現正相關(如圖五(a))，由於海水水溫較高，所以整體而言是釋放大氣中(如圖四(f)) 。 pH DIC (mmol kg-1) (d) (c) fCO2 (matm) TA (mmol kg-1) (f) (e) ΔfCO2 (matm) CO2 Flux (mmol m-2day-1) 本研究於2006年5月夏季聯合觀測結果顯示，於整個台灣周遭海域之ΔfCO2平均為-1.8 matm，CO2 Flux平均為 -0.12±0.43 mmol m-2 day-1。概括而論，台灣周遭海域是一個微弱吸收大氣CO2的區域 。 圖四、(a) pH、(b) DIC、(c) TA、(d) NDIC、(e) NTA、(f) fCO2、(g) ΔfCO2與(h)CO2 Flux表層(2m或5m)分佈圖 表一、各類型溫鹽特性與依據來源對照表 (a) (b) 圖五、表層fCO2與(a)溫度及(b)TA/DIC之關係圖
