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 fCO2

atm 。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)) 。

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

研究區域、材料與方法

研究目的

圖一、聯合探測作業採樣位置圖 圖二、採樣位置圖

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 ) 。

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) ， fCO2

atm 為 366.82 atm 。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 fCO2

oc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。

表一、各類型溫鹽特性與依據來源對照表

結果與討論 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) 。

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

11 7 11 8 11 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3

L o n g itu d e (o E )

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

Lat

itude

(o N

) T A IW A N

C H IN A

P en g h u Is .

8 .0

pH

(a)

11 7 11 8 11 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3

L o n g itu d e (o E )

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

Lat

itude

(o N

) T A IW A N

C H IN A

P en g h u Is .

1 9 7 0

DIC(mol kg-1)

(b)

圖五、表層 fCO2 與 (a) 溫度及 (b)TA/DIC 之關係圖

(a) (b)

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 atm ， 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

11 7 11 8 11 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3

L o n g itu d e (o E )

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

Lat

itude

(o N

) T A IW A N

C H IN A

P en g h u Is .

(b)(a)

CW

11 7 11 8 11 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3

L o n g itu d e (o E )

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

Lat

itude

(o N

) T A IW A N

C H IN A

P en g h u Is .

2 2 6 0

TA(mol kg-1)

(c)

11 7 11 8 11 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3

L o n g itu d e (o E )

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6L

atitu

de (

o N) T A IW A N

C H IN A

P en g h u Is .

fCO2(atm)

(d)

依水文性質所區分出之類型 本研究 參考文獻T(oC) S

Shelf Surface Water (SSW; ○) 23.5~25.4 34.1~34.3 Liu et al., (2000)Kuroshio Surface Water (KSW; +) 27.8~29.5 34.4~34.6 Chen et al., (1995)

KSW + SSW (□) - - -

Coastal Water (CW; ▲) - - -

KSW + LCC ( )▽ - - -Luzon Coastal Current (LCC; ▼) 27.8~29.8 33.7~34.1 Xue et al., (2004)

Upwelled Water (UW; ■) 25 34.2 Hu et al., (2000)South China Sea Surface Water (SCSSW; )◆ 26.1 33.9 Chou et al., (2007)

SCSSW + UW ( )△ - - -SCSSW + LCC ( )◇ - - -

11 7 11 8 11 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3

L o n g itu d e (o E )

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

Lat

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) T A IW A N

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P en g h u Is .

11 7 11 8 11 9 1 2 0 1 2 1 1 2 2 1 2 3

L o n g itu d e (o E )

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

Lat

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(o N

) T A IW A N

C H IN A

P en g h u Is .

ΔfCO2(atm)

CO2 Flux(mmol m-2day-1)

(e) (f)