近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室海洋环境模拟与应用技术研究团队在极端天气影响河口颗粒有机碳输运及潜在碳源汇转换机制方面取得重要进展。相关成果以“Impact of Typhoons Hato and Pakhar (2017) on Particulate Organic Carbon Transport in the Pearl River Estuary, China: A Numerical Study”为题，发表于国际生物地球化学领域知名期刊《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》。

研究背景

河口是陆地有机碳进入海洋的重要通道，也是有机碳沉积、转化和输出的关键区域。颗粒有机碳（Particulate Organic Carbon，POC）既来自河流输送的陆源物质，也可由海洋浮游植物光合作用形成，其变化会影响河口水质，并可能引发缺氧及海洋酸化等环境问题。粤港澳大湾区所在的珠江河口常年接收大量陆源淡水、营养盐及有机物输入，对河口有机碳的动态变化具有重要影响。现有研究基于同位素观测、卫星资料及数值模拟，已对该区域有机碳的时空变化、源汇、转化及通量开展了大量研究。然而，这些研究主要关注平静天气下的有机碳动态变化过程，在该区域针对极端天气影响的研究尚属空白。

研究结果

研究团队基于COAWST框架，建立了一套嵌套网格的珠江口-南海北部“大气-海洋-生地化”碳循环耦合模式（图1），并选取2017年8月连续登陆珠江口西岸的“天鸽”和“帕卡”两个台风开展模拟。结果表明，台风到来之前，珠江口POC呈现两个高值区：一处位于河口口门附近，主要受河流陆源物质输入影响；另一处位于伶仃洋外侧浅海，主要受海洋初级生产影响。连续台风影响期间，虽然降雨和径流增加了陆源POC输入，但增强的水动力扰动、悬沙引起的光限制以及水体停留时间缩短三者共同，抑制了当地浮游植物生长。进一步的生物地球化学收支分析揭示了不同海域的差异化机制:在POC生成方面，内伶仃、外伶仃及西四口门区域的POC主要来源于浮游植物的再生生产，而河口外浅滩的新生产力贡献相对重要；在POC消耗方面，外伶仃及河口外浅滩主要受浮游动物排泄影响，内伶仃和西四口门则以沉积物反硝化损耗占优。收支分析进一步显示，尽管珠江河口通常表现为弱碳源，但“天鸽”和“帕卡”连续过境使珠江口由碳源转变为碳汇。本研究为理解极端天气下河口—近海碳循环提供了新的过程认识。一方面，研究将大气强迫、海洋动力与生物地球化学过程纳入统一的耦合框架，实现了对台风过境期间河口POC输运与转化的高分辨率连续模拟，弥补了以往观测在极端天气下时空覆盖不足、传统模式难以刻画台风快速响应过程的局限，为开展同类极端事件研究提供了可借鉴的方法范式。另一方面，研究揭示的"连续台风使珠江河口由弱碳源转为碳汇"这一现象，表明极端天气事件可在短时间内显著改变河口的碳源汇格局，研究为粤港澳大湾区海洋碳汇核算及碳收支评估提供科学参考，也为该区域应对极端天气频发背景下河口生态环境管理提供了新的切入点。

研究团队及资助

论文第一作者为中国科学院南海海洋研究所特别研究助理黄远光，通讯作者为研究员冯洋。主要合作者包括厦门大学教授薛惠洁、教授郭香会，中山大学大气科学学院教授杨清华，自然资源部第二海洋研究所研究员白雁，华东师范大学研究员梁霞、研究员姚远志，及中科院南海所副研究员罗琳。

该研究获得全国重点实验室开放基金、广东省基础与应用基础研究基金面上项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划，南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）海洋生态环境与碳汇任务、国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”及海洋负排放大科学计划等的联合资助。

图1: 珠江口嵌套网格“大气-海洋-生地化”碳循环耦合模式及珠江河口口主要海区划分

图2 珠江口及邻近海域在连续台风“天鸽”和“帕卡”过境前后及平均状态下的POC收支（单位：10¹² mg C/d）。

论文信息：

Huang, Y., Feng, Y.*, Xue, H., Zheng, Y., Guo, X., Yang, Q., Bai, Y., Liang, X., Yao, Y., & Luo, L. (2026). Impact of Typhoons Hato and Pakhar (2017) on Particulate Organic Carbon Transport in the Pearl River Estuary, China: A Numerical Study. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 131, e2026JG009927.

原文链接：

https://doi.org/10.1029/2026JG009927