Abstrak
Lofoten Basin Eddy (LBE) adalah pusaran antisiklon yang dibatasi secara topografi di Laut Norwegia. Dengan mempertimbangkan keadaan lokalnya yang berbeda secara dinamis, kami menguji hipotesis bahwa LBE memiliki tanda-tanda biogeokimia yang unik. Dengan menggunakan pengamatan satelit dan catatan Biogeochemical-Argo float selama 12 tahun, kami membangun pandangan klimatologis dari siklus biogeokimia tahunan di dalam dan di sekitar LBE. Pompa karbon biologis yang dipengaruhi oleh LBE kurang efektif dibandingkan dengan perairan di sekitarnya, terutama selama akhir musim semi. Ekspor karbon organik partikulat keluar dari zona produktif terhambat selama musim panas dan kemungkinan terkait dengan peningkatan respirasi dan kecepatan tenggelamnya partikel yang lebih lambat. Peningkatan ekspor ke zona senja juga diamati dan konsisten dengan pendangkalan lapisan campuran dalam di awal musim semi, produksi partikel besar di akhir musim panas, dan subduksi di akhir musim gugur; namun, mekanisme ini tampaknya disertai dengan peningkatan remineralisasi dalam zona pengaruh LBE, yang menyoroti kompleksitas biogeokimia pusaran.
Poin-poin Utama
- Perairan epipelagik yang dipengaruhi oleh Lofoten Basin Eddy (LBE) menunjukkan peningkatan penggunaan oksigen dan proporsi partikel besar yang lebih rendah dibandingkan perairan di dekatnya.
- Zona senja yang dipengaruhi oleh LBE memiliki konsentrasi karbon organik partikulat (POC) yang lebih rendah dibandingkan perairan di sekitarnya
- LBE memiliki ciri khas biogeokimia yang berbeda dengan ekspor karbon organik yang kurang efektif dan variasi musiman yang kompleks
Ringkasan Bahasa Sederhana
Pusaran antisiklon mengubah kolom air vertikal dengan memperdalam lapisan kepadatan dan sering kali meningkatkan suhu secara lokal. Fitur-fitur ini hadir di seluruh lautan global dan memengaruhi pertumbuhan organisme laut dan laju ekspor karbon ke laut dalam. Karena medan dasar laut di Laut Norwegia, antisiklon bertahan sepanjang tahun, yang dikenal sebagai Pusaran Cekungan Lofoten (LBE). Di sini kami menggunakan data dari serangkaian robot drifter yang telah mengumpulkan hampir 12 tahun pengamatan berkelanjutan dari kolom air vertikal, termasuk suhu, oksigen, dan proksi untuk karbon organik partikulat. Kami menemukan bukti dalam zona pengaruh LBE untuk peningkatan pemberian makan heterotrofik dan kecepatan tenggelamnya partikel yang lebih lambat, yang mengurangi efektivitas pengangkutan karbon organik ke laut dalam. Sifat LBE yang terus-menerus, ditambah dengan pengaruhnya terhadap aktivitas heterotrofik dan laju tenggelamnya partikel, menunjukkan bahwa ia memainkan peran penting dalam sistem karbon laut-atmosfer, yang memodulasi dinamika penyerapan karbon laut regional di laut marjinal Arktik.
1 Pendahuluan
Pusaran mesoskala dengan skala karakteristik O(10–100 km) adalah fitur yang ada di mana-mana di lautan global dan memainkan peran penting dalam transfer energi dan pengaturan distribusi sifat biogeokimia (Lévy et al., 2024 ; McGillicuddy, 2016 ). Namun, dampak bersih pusaran mesoskala pada biogeokimia laut dan ekspor karbon sulit untuk diukur secara observasional karena rentang hidupnya yang pendek (∼bulan) dan karakteristik yang berkembang (Resplandy et al., 2019 ). Investigasi sebelumnya tentang pusaran mesoskala telah menunjukkan peningkatan ekspor karbon yang didorong oleh mekanisme fisik (misalnya, Lacour et al., 2023 ; Omand et al., 2015 ; Stukel et al., 2017 ), tetapi sering kali menangkap dinamika hanya untuk sebagian dari rentang hidup pusaran. Dalam studi saat ini, kami berupaya memahami evolusi karbon organik dalam Lofoten Basin Eddy (LBE) antisiklonik persisten dengan tampilan komposit bulanan dari pompa karbon biologisnya.
LBE, yang terletak di Cekungan Lofoten di Laut Norwegia (Søiland & Rossby, 2013 ), telah diidentifikasi sejak tahun 1900 dengan rekaman pendalaman termoklin lokal (Helland-Hansen & Nansen, 1909 ). Kepermanenannya disebabkan oleh depresi batimetri Cekungan Lofoten, penggabungan eddy dari Arus Atlantik Norwegia, dan pencampuran musim dingin yang dalam (Bosse et al., 2019 ; Köhl, 2007 ; Rossby et al., 2009 ; Søiland et al., 2016 ). Sebagai eddy berdiri terbesar di Laut Nordik, kemungkinan besar hal ini memengaruhi iklim Skandinavia dan tutupan es laut di Laut Barents (Isachsen et al., 2012 ).
Di sini, kami memanfaatkan keberadaan 12 tahun pelampung Biogeokimia (BGC)-Argo di Laut Norwegia untuk mempelajari proses biogeokimia yang dipengaruhi oleh LBE. Kami melacak perubahan bulanan rata-rata dalam konsentrasi massa karbon organik partikulat (POC), yang berfungsi sebagai dasar untuk jaring makanan laut dan terdiri dari fitoplankton, organisme heterotrofik, dan detritus organik tak hidup. Kami memeriksa distribusi vertikal stok POC kecil dan besar untuk mengetahui variasi dalam produksi dan ekspor karbon organik bersih yang dipengaruhi oleh LBE. Proses-proses ini adalah inti untuk memahami kekuatan dan efisiensi pompa karbon biologis regional yang mengatur nasib karbon organik di lautan, beberapa di antaranya berfungsi sebagai penyimpanan jangka panjang CO 2 atmosfer di laut dalam (Boyd & Trull, 2007 ; Volk & Hoffert, 1985 ). Memahami proses produksi dan ekspor skala mesoskala bersih ini sangat penting untuk memprediksi tingkat CO 2 atmosfer di masa mendatang (Honjo et al., 2014 ).
2 Bahan dan Metode
2.1 Kolokasi Biogeokimia-Argo Float dan Eddy
Kami mengidentifikasi LBE dari Januari 2010 hingga Februari 2022 dari altimetri satelit menggunakan atlas eddy allsat AVISO META3.2 DT (Teks S1 dalam Informasi Pendukung S1 ; Mason et al., 2014 ; Pegliasco, Delepoulle, et al., 2022 ). Kontur eddy diskalakan dengan faktor 1,5 (seperti dalam Wang et al., 2023 ) untuk menentukan Zona Pengaruh Eddy Cekungan Lofoten (LBEZ) yang berisi inti eddy dan zona pengaruh. Radius efektif rata-rata LBEZ adalah 85 km (Gambar S1 dalam Informasi Pendukung S1 ). Kami menggunakan 1521 profil dari 22 pelampung BGC-Argo yang terletak di LBEZ dan perairan sekitarnya (67,5–72,5° LU, 7° BB–15° BT; Gambar 1a ). Pelampung tersebut menyelesaikan koefisien hamburan balik partikulat ( b bp ), konsentrasi klorofil-a (Chla), konsentrasi oksigen terlarut (DO), suhu (T), dan salinitas, dengan beberapa juga memperkirakan radiasi aktif fotosintesis dan konsentrasi nitrat. Profil BGC-Argo yang ditempatkan bersama dengan LBEZ menggunakan jendela toleransi 2 hari dipertimbangkan di dalam LBEZ; profil yang tersisa di kotak pembatas ditetapkan sebagai di luar LBEZ.
2.2 Data Biogeokimia
Ringkasan singkat tentang pemrosesan data penting sebagai berikut, dengan detail tambahan dalam Teks S2 di Informasi Pendukung S1 . b bp dan Chla dipartisi ke dalam kumpulan partikel kecil dan besar seperti yang dijelaskan dalam Briggs et al. ( 2020 ), di mana partikel besar diasumsikan berdiameter > ∼100–200 μm. Data partikel kecil dan besar diperlakukan sebagai variabel independen (dinotasikan dengan subskrip s dan l , masing-masing) untuk menghitung POC dengan pendekatan multivariabel berdasarkan b bp dan Chla (Koestner et al., 2024 ).
Pemanfaatan oksigen nyata (AOU) didefinisikan sebagai perbedaan DO yang diamati dari konsentrasi pada saturasi 100% (DO sat ); DO sat bergantung pada suhu, salinitas, dan tekanan. AOU umumnya digunakan untuk memperkirakan jumlah respirasi yang terjadi di sebidang air sejak ventilasi, meskipun dapat sensitif terhadap sumber kekurangan oksigen lainnya seperti pencampuran perairan dalam yang kekurangan oksigen dan proses yang menghambat transfer gas udara-laut (Ito et al., 2004 ). Meskipun demikian, AOU merupakan proksi yang berguna untuk melacak perbedaan metabolisme antara bidang air di dekatnya.
Semua variabel dirata-ratakan ke dalam bin 5-m setelah perhitungan lapisan campuran permukaan dan kedalaman zona eufotik (MLD dan EZD), dan bin 20-m digunakan di bawah zona epipelagik (200–1.000 m). Zona produktif (PZ) didefinisikan sebagai di atas kedalaman (PZD) yang sesuai dengan yang terdalam dari MLD permukaan (berdasarkan kepadatan potensial) dan EZD (biasanya berdasarkan Chla; lihat Teks S2 dalam Informasi Pendukung S1 ), yang menunjukkan bagian kolom air yang baru-baru ini atau secara aktif mendukung produksi primer. Zona senja (TZ) mengacu pada sisa kolom air (PZD–1.000 m) dan selanjutnya dipartisi menjadi bagian atas dan bawah.
3 Hasil
3.1 Profil Kedalaman
Profil vertikal T dan POC s ditunjukkan pada Gambar 2 dan perbedaan antara profil bulanan rata-rata T, POC s , POC l , dan AOU di dalam dan luar LBEZ ditunjukkan pada Gambar 3 . Di dalam LBEZ, T dekat permukaan adalah ∼5–6°C di musim dingin dan musim gugur, dengan nilai maksimum ∼8°C di akhir musim panas. Profil suhu LBEZ pada kedalaman menengah (∼200–600 m) seragam sepanjang tahun, mempertahankan suhu ∼5°C dengan variabilitas kecil (koefisien variasi rata-rata = 7%). Fitur LBEZ ini merupakan indikasi keberhasilan identifikasi pusaran antisiklon (Raj et al., 2016 ), dan diagnostik lapisan campuran yang sangat dalam berkisar ∼200–800 m untuk bulan Desember hingga April setelah itu lapisan campuran permukaan yang lebih dangkal dari air yang lebih hangat terbentuk. LBEZ menunjukkan variabilitas suhu terbesar (∼0–5°C) lebih dalam dari ∼800 m untuk semua bulan, sedangkan suhu pada kedalaman tersebut secara konsisten ∼0°C di luar LBEZ. Perairan permukaan di musim panas dan musim gugur sering kali lebih dingin di dalam LBEZ, meskipun suhu jarang >1°C lebih dingin di bawah zona produktif. Bawah permukaan LBEZ secara konsisten lebih hangat daripada perairan di sekitarnya, terutama di bawah 400 m di mana perbedaannya >0,5°C sepanjang tahun dan sebanyak 4°C lebih hangat di bawah 600 m. MLD di dalam dan di luar LBEZ serupa Juni–November (perbedaan rata-rata = 8%) dan, rata-rata, 240 m lebih dalam Desember–Mei.
Evolusi musiman POC serupa di dalam dan luar LBEZ, dengan beberapa pengecualian penting. Selama bulan-bulan musim dingin, ketika cahaya paling membatasi produksi primer, ada kolom air POC yang lebih seragam dengan nilai biasanya <10 mg m −3 baik di dalam maupun di luar LBEZ. Indikasi awal peningkatan produksi primer muncul pada bulan Maret. Saat ketersediaan cahaya meningkat, POC di permukaan meningkat di dalam dan luar LBEZ, dengan nilai maksimum >100 mg m −3 pertama kali terjadi sekitar bulan Juni. Profil khas dengan POC yang menurun cepat dengan kedalaman di 200 m atas terlihat untuk sebagian besar bulan produktif (Mei–Oktober). POC rata -rata 11 (kisaran 0–17) mg m −3 lebih rendah di 50 m atas LBEZ selama April dan Mei, tetapi 15 (kisaran 1–47) mg m −3 lebih tinggi pada bulan Juni dan Juli dibandingkan dengan sekitarnya (Gambar 3f ). EZD rata-rata adalah 30–116 m dan serupa baik di dalam maupun di luar LBEZ (perbedaan rata-rata <3%; Gambar S4 dalam Informasi Pendukung S1 ). Selama akhir musim gugur dan musim dingin, profil POC menunjukkan perbedaan paling menonjol di dalam dibandingkan di luar LBEZ. Peningkatan kecil dalam POC diamati di dalam LBEZ pada ∼200–800 m, yang terwujud sebagai tonjolan di profil yang terlihat paling jelas pada bulan Desember, tetapi juga pada bulan Januari dan Februari (Gambar 2i dan 2l ). Tonjolan yang lebih lemah, tetapi serupa juga terlihat pada bulan Januari dan Februari di luar LBEZ (Gambar 2m ). Kecuali bulan Juni, POC secara konsisten lebih rendah di dalam dibandingkan di luar LBEZ di bawah 900 m (Gambar 3f ).
Baik di dalam maupun di luar LBEZ menunjukkan pola khas AOU yang lebih rendah di 50 m atas tempat sebagian besar produksi primer terjadi (Gambar 3d, 3e, 3j , dan 3k ). Pada kedalaman dangkal ini, AOU negatif saat produksi primer tertinggi Mei–Agustus. Mungkin ada produksi primer yang lebih tinggi di dalam LBEZ, karena AOU ∼3 μM lebih negatif dan POC s ∼19 mg m −3 lebih tinggi rata-rata di 15 m atas Mei–Juli (Gambar 3f dan 3l ). Rata-rata ada 15% AOU yang lebih tinggi dalam 200 m atas LBEZ dibandingkan dengan sekitarnya; zona kedalaman yang kemungkinan berventilasi karena pencampuran musim dingin di dalam dan luar LBEZ. Ada AOU yang secara konsisten lebih rendah di dalam LBEZ di bawah 400 m, meskipun sulit untuk memisahkan efek ventilasi dan respirasi baru-baru ini karena MLD musim dingin yang dalam di dalam LBEZ.
3.2 POC Terintegrasi Kedalaman
PZ iPOC adalah 0,9–6,6 gm −2 , mencapai puncaknya pada bulan Juni di dalam dan luar LBEZ (batang kuning pada Gambar 4a ). Sebaliknya, TZ iPOC mencapai puncaknya pada 6,4 g m −2 pada bulan September dan 7,5 g m −2 pada bulan Juli dengan minimum 0,6 g m −2 pada bulan April dan 2,3 g m −2 pada bulan Maret untuk di dalam dan luar LBEZ, masing-masing. Kecuali untuk bulan Juni, Desember, dan Januari, total kolom air iPOC rata -rata 20% lebih tinggi di luar LBEZ, sementara PZ iPOC 6 % –22% lebih tinggi di dalam LBEZ pada bulan Juni–November. PZ iPOC secara statistik paling berbeda di dalam LBEZ selama musim dingin (sebagian besar terkait dengan perbedaan MLD) dan Juni–Agustus (Gambar S6 dalam Informasi Pendukung S1 ). Dalam hal distribusi vertikal, mayoritas iPOC berada di bawah 400 m pada bulan-bulan yang kurang produktif, sementara 50% iPOC lebih dangkal dari 200 m selama bulan-bulan yang lebih produktif ( z 50 s ; Gambar 4a ). Kecuali Maret-Mei, z 50 s di luar LBEZ lebih dalam 5-70 m, yang menunjukkan profil vertikal POC condong lebih dalam di luar LBEZ dibandingkan dengan di dalam.
iPOC l menunjukkan pola musiman yang mirip dengan iPOC s dengan nilai maksimum 5–6 g m −2 di awal musim panas dan nilai minimum <2,5 g m −2 di akhir musim dingin baik di dalam maupun di luar LBEZ (Gambar 4b ). Tidak seperti TZ iPOC s , TZ iPOC l mencapai puncaknya baik di dalam maupun di luar LBEZ sekitar bulan Juli. Kecuali bulan September, rata-rata terdapat ∼30% lebih banyak total kolom air iPOC l di luar LBEZ daripada di dalam. Distribusi vertikal POC l cukup seragam, karena z 50 l mendekati 500 m hampir sepanjang tahun. Untuk musim semi dan musim panas, z 50 l ∼50 m lebih dangkal di luar LBEZ, yang menunjukkan proporsi POC l yang lebih tinggi di dekat permukaan. Bahasa Indonesia: Ketika membandingkan iPOC di kolam kecil dan besar, iPOC l lebih rendah daripada iPOC s dengan faktor 2–4, dengan sebagian besar perbedaan ini berasal dari dalam PZ dan proporsi terendah POC kecil hingga besar selama musim dingin (Gambar S13 dalam Informasi Pendukung S1 ). Secara keseluruhan, total iPOC kolom air terdiri dari proporsi POC l yang lebih rendah di dalam dibandingkan dengan di luar LBEZ (misalnya, 36% profil memiliki POC kecil hingga besar >3 di dalam vs. 26% di luar LBEZ; Gambar S13c dalam Informasi Pendukung S1 ), dan iPOC lebih rendah di dalam LBEZ (jumlah iPOC tahunan 118 ± 17 g m −2 di dalam vs. 136 ± 10 g m −2 di luar LBEZ).
3.3 Fluks POC Bersih dan Efisiensi Transfer
Laju perubahan dalam iPOC yang menggambarkan akumulasi atau kehilangan bersih bulanan dalam berbagai zona kedalaman dieksplorasi dalam Gambar 4c–4f . Akumulasi bersih POC di PZ dimulai selama bulan Januari baik di dalam maupun di luar LBEZ, memuncak pada ∼60 mg m −2 d −1 antara Maret dan Mei (Gambar 4c dan 4d ). Selama musim semi, kerugian yang mungkin disebabkan oleh tenggelamnya dan penggembalaan mulai mengimbangi peningkatan iPOC PZ hingga melebihi produksi primer selama bulan Juli, di mana pada titik tersebut kerugian bersih terjadi di PZ hingga bulan Januari. Sepanjang musim semi dan musim panas, kerugian di dalam zona produktif LBEZ terutama disebabkan oleh partikel kecil, karena E l PZ hanya 6%–13% dari E PZ , kecuali untuk bulan September di mana E l PZ adalah 50% dari E PZ (Gambar S11 dalam Informasi Pendukung S1 ). Selama 7 dari 12 bulan, E PZ lebih rendah di dalam LBEZ dengan minimum pada bulan Juni sebesar −66 ± 14 mg m −2 d −1 dibandingkan dengan −45 ± 11 mg m −2 d −1 di luar, yang menunjukkan kerugian yang lebih tinggi di dalam PZ LBEZ. Di TZ, perbedaan di dalam dan di luar LBEZ lebih jelas terlihat dan dibahas secara lebih rinci di Bagian 4 .
4 Diskusi
Secara keseluruhan, terdapat lebih sedikit iPOC di dalam LBEZ dibandingkan dengan perairan di sekitarnya, dan hal ini terutama disebabkan oleh perbedaan TZ ( jumlah TZ iPOC tahunan 74 ± 15 g m −2 di dalam vs. 94 ± 8 g m −2 di luar LBEZ). Di sini kami mengungkap tanda-tanda musiman untuk memahami mekanisme dan pendorong perbedaan utama ini.
Awal musim semi – Pembentukan lapisan campuran yang dalam meningkatkan ekspor di dalam LBEZ .
E TZ pada bulan April positif dan hampir tiga kali lebih besar di dalam LBEZ (Gambar 4c dan 4d ), kemungkinan karena pendangkalan lapisan campuran musim dingin yang dalam yang dapat mengangkut POC ke kedalaman (Dall’Olmo et al., 2016 ). E TZ tinggi yang didorong oleh pendangkalan musim semi telah dilaporkan sebelumnya di wilayah ini (Dall’Olmo & Mork, 2014 ) dan pompa lapisan campuran ini lebih efisien di dalam LBEZ (Gambar 4e ). Tanda-tanda lanjutan dari pompa lapisan campuran juga dapat dilihat selama bulan Mei ketika MLD masih sangat bervariasi di dalam LBEZ (Gambar 2b ); namun, sebagian besar E TZ tercatat di TZ atas seperti yang terlihat di TE bawah, terutama hingga PZD +500 , di dalam LBEZ (Gambar 4e ).
Akhir musim semi/awal musim panas – Peningkatan produksi diimbangi oleh peningkatan remineralisasi di dalam LBEZ .
Sementara PZ iPOC lebih besar di dalam LBEZ dibandingkan dengan lingkungan sekitar selama Juni-Agustus, E PZ lebih negatif di dalam LBEZ yang menunjukkan kehilangan yang lebih besar, baik karena remineralisasi atau tenggelam. Mempertimbangkan E TZ juga lebih rendah di dalam LBEZ dan E PZ sebagian besar karena kehilangan partikel kecil (Gambar S11 dalam Informasi Pendukung S1 ), kami percaya akumulasi yang lebih rendah ini lebih mungkin karena remineralisasi yang terjadi di PZ dan TZ atas. Peningkatan AOU di PZ dan TZ atas selama akhir musim semi dan awal musim panas juga menunjukkan remineralisasi, seperti halnya TE yang lebih rendah (Gambar 3l ; Gambar 4e ) dan peningkatan konsentrasi nitrat (Gambar S15 dalam Informasi Pendukung S1 ) di dalam LBEZ.
Akhir musim panas – Partikel besar meningkatkan ekspor di dalam LBEZ .
Satu-satunya bulan dengan iPOC l TZ yang meningkat secara signifikan di dalam LBEZ dibandingkan dengan di luar adalah September (Gambar 3i ; Gambar 4b ). Kehadiran partikel besar yang meningkat ini muncul bersama dengan periode singkat E TZ positif dan TE tinggi (Gambar 4c dan 4e ). E TZ positif ini terutama didorong oleh peningkatan POC di dalam LBEZ—sinyal potensial fragmentasi partikel (Briggs et al., 2020 ; Giering et al., 2014 ) yang mungkin didorong oleh peningkatan turbulensi dalam pusaran (Fer et al., 2018 ; Zhu et al., 2023 ). Sumber partikel besar mungkin agregat atau pelet feses zooplankton mengingat tanda-tanda AOU yang lebih tinggi di dasar PZ pada bulan September (Gambar 3j ). Pengamatan ini juga dapat dikaitkan dengan subduksi yang didorong pusaran (lihat juga pendalaman isoterm 5°C pada Gambar 3a ). Bukti lebih lanjut mengenai fragmentasi partikel juga terlihat selama bulan Juli di dalam dan luar LBEZ, di mana terdapat akumulasi POC yang signifikan di TZ bagian bawah sementara terdapat kerugian bersih di seluruh TZ ketika memasukkan POC l (Gambar 4c dan 4d ).
Musim panas/gugur – Pompa karbon biologis yang lebih kuat di luar LBEZ .
Yang penting, temuan kami di dalam LBEZ mungkin dipengaruhi oleh perbandingan dengan pompa karbon biologis yang lebih kuat di luar LBEZ. Meskipun tidak begitu jelas di TE, peningkatan berkelanjutan dalam POC di luar LBEZ pada 600–1.000 m untuk Juni–Desember memang menunjukkan ekspor efektif keluar dari zona senja (Gambar 3e ). Ini mungkin didukung oleh tingkat tenggelam yang lebih cepat di luar LBEZ dibandingkan dengan di dalam selama bulan-bulan ini, karena ada proporsi iPOC l TZ yang lebih tinggi :iPOC s TZ (Gambar S13b dalam Informasi Pendukung S1 ) dan diameter partikel rata-rata yang lebih besar secara keseluruhan di PZ (Gambar S14 dalam Informasi Pendukung S1 ). Atau, dan mungkin sebagai tambahan, remineralisasi mungkin lebih rendah di luar LBEZ karena perbedaan komposisi komunitas mikroba dengan mempertimbangkan pengamatan Chla s : b bps yang lebih tinggi dan konsentrasi nitrat yang lebih rendah di PZ di luar LBEZ selama Juni-September (Gambar S15 dalam Informasi Pendukung S1 ).
Musim Gugur – Subduksi mendorong ekspor tinggi dan efisiensi tinggi di dalam LBEZ .
Tanda tangan yang relatif kuat dari POC yang tersubduksi terbukti di dalam LBEZ dari November hingga Desember: akumulasi bersih di TZ (Gambar 4c ) selama November dan peningkatan POC dengan peningkatan kedalaman hingga ∼200–600 m (Gambar 2l dan 3d ) dan rata-rata 30% lebih banyak POC pada 400–800 m pada bulan Desember dibandingkan dengan di luar LBEZ (Gambar 3f ). Lebih jauh lagi, isoterm 5°C rata-rata semakin dalam dari 300 m pada bulan November menjadi 440 m pada bulan Desember, menandai pendalaman terbesar isoterm ini sepanjang tahun (Gambar 3a ). Telah dikemukakan pula bahwa kepentingan relatif tertinggi dari pompa subduksi eddy terjadi selama periode musim gugur-musim dingin (Boyd et al., 2019 ).
Musim Dingin – Peningkatan remineralisasi di bak air panas Arktik .
Meskipun subduksi akhir musim gugur mendorong peningkatan ekspor POC di LBEZ, material ini tampaknya kembali ke jaring makanan selama musim dingin. Kehilangan yang lebih besar diamati di dalam LBEZ dibandingkan dengan di luar selama musim dingin (Gambar 4c dan 4d ). Sementara E TZ yang lebih negatif dapat disebabkan oleh tenggelamnya atau transportasi fisik, kami berpendapat bahwa remineralisasi adalah pendorong utama kehilangan ini selama musim dingin dengan mempertimbangkan partikel besar paling banyak ∼30% dari E TZ di dalam LBEZ (Gambar 4c ). Selama Januari–Februari, POC ∼30 % lebih tinggi pada 500–800 m di dalam LBEZ dibandingkan dengan di luar, sementara itu ∼45% lebih rendah di bawah 800 m dan TE juga cenderung lebih rendah di dalam LBEZ. Itu ∼1–4°C lebih hangat di dalam TZ LBEZ selama musim dingin (Gambar 3c ), oleh karena itu penunjukan kami terhadap LBEZ sebagai “bak air panas Arktik.” Peningkatan suhu dapat meningkatkan respirasi dan permintaan karbon yang mengarah pada tingkat penggembalaan zooplankton dan aktivitas mikroba yang lebih tinggi (misalnya, Boscolo-Galazzo et al., 2021 ; Lewandowska et al., 2014 ; Vázquez-Domínguez et al., 2007 ). Meskipun AOU tidak lebih tinggi di bawah ∼200 m di dalam dibandingkan di luar LBEZ, kami mencatat tanda-tanda yang jelas dari peningkatan AOU tepat di bawah PZ LBEZ meskipun ada ventilasi oleh lapisan campuran musim dingin yang dalam (Gambar 3j ).
5. Penutup
Studi observasional tentang peran biogeokimia pusaran skala mesoskala terbatas pada kejadian episodik, sehingga sulit untuk membedakan perilaku musiman dan pengaruh keseluruhannya. Kegigihan LBE memungkinkan kami untuk memanfaatkan lebih dari satu dekade data BGC-Argo untuk membangun komposit bulanan dari sifat-sifat biogeokimianya dan mempelajari pengaruhnya terhadap pompa karbon biologis. Kami menunjukkan bahwa LBEZ memiliki perairan bawah permukaan yang lebih hangat sepanjang tahun dan lebih banyak produksi POC yang terkandung dalam partikel-partikel kecil di dekat permukaan selama akhir musim semi dan musim panas. Meskipun ada potensi ekspor sepanjang tahun yang didorong oleh pompa subduksi pusaran di dalam LBEZ, peningkatan yang konsisten dalam ekspor dan efisiensi tidak diamati di LBEZ. Meskipun ada bukti peningkatan produksi primer dan ekspor di dalam LBEZ selama bulan-bulan tertentu, tingkat akumulasi POC di PZ dan efisiensi transfer di dalam TZ seringkali lebih rendah dibandingkan dengan perairan di sekitarnya. Analisis kami menunjukkan respirasi yang lebih tinggi dan kecepatan tenggelamnya partikel yang lebih lambat berpadu untuk mempertahankan peningkatan remineralisasi POC dalam PZ LBEZ sepanjang tahun, sementara air bawah permukaan yang lebih hangat dapat mendukung peningkatan remineralisasi POC yang tersubduksi selama musim dingin.
Dalam hal peran biogeokimia yang lebih luas dari LBEZ, akumulasi yang lebih rendah dan efisiensi transfer vertikal dari POC mungkin merupakan indikasi transfer energi yang lebih tinggi pada rantai makanan. Dong et al. ( 2022 ) melacak pasokan partikel yang dominan yang menghuni pantai Norwegia ke LBEZ menggunakan simulasi transportasi fisik; mereka mendalilkan bahwa LBEZ mungkin merupakan lokasi pemijahan atau musim dingin untuk copepoda C. finmarchicus , yang secara krusial mendukung perikanan di musim semi dan musim panas. Studi lain juga menemukan tanda-tanda yang ditingkatkan dari organisme tingkat trofik yang lebih tinggi dalam zona senja pusaran antisiklon Atlantik (misalnya, Della Penna & Gaube, 2020 ; Fennell & Rose, 2015 ; Gødo et al., 2012 ), dan studi kami menunjukkan LBEZ lebih kondusif untuk proses remineralisasi yang diperlukan untuk mempertahankan organisme tingkat trofik yang lebih tinggi dan secara efektif mengurangi ekspor karbon organik oleh pompa karbon biologis.
