近岸水体尽管只占海洋的一小部分,但在海洋碳循环中发挥着重要作用。由于易受人为活动的影响加之地处海洋-河口-陆地交互带等原因,近岸水体的海表pCO2随时间变化往往比开阔大洋来得剧烈,其中的调控机制也更为复杂,因此特别需要开展长时间高频率的观测才能更好的了解近岸水体CO2的变化特征和调控机制。本论文内容分为两个部分:第一部分是基于一套长期稳定运行的CO2监测浮标,利用定性和定量手段探讨了东海近岸海表pCO2不同时间尺度的变化特征及主要调控机制。第二部分采用封闭体系CO2扰动实验,观察在海气交换过程中,海水DIC与pCO2随时间的变化。本论文主要基于布放在长江口外(122.8 °E,31 °N,水深约30m)的CO2监测浮标,获得了 2015年11月3日至2017年7月23日间累计近19个月的海表观测数据,包括海表温盐、海表和大气pCO2以及其他相关参数;其中pCO2的观测频率为3小时,其他参数以更高的频率观测。浮标观测数据表明:观测点海表pCO2的季节变化特征表现为秋季最高,春季最低,夏季海表pCO2变幅最大,而冬季海表pCO2则较为稳定。而在短时间尺度上,夏季海表pCO2与叶绿素呈现出反向变化,并且日变幅远高于其他三个季节;其他三个季节的海表pC02则呈现出反向半日潮的变化特征。观测点在2016年全年CO2海-气交换通量约为-1.4±14.7mmol m-2d-1,表现为大气CO2的弱汇,其中夏季和秋季为大气CO2源,而冬季和春季为汇。基于观测点高频连续数据,本论文通过误差传递评估了海表和大气pCO2、风速等不同因子对海-气CO2通量的不确定性的贡献。模拟月采样频率的结果表明:观测点海-气CO2通量估算不确定性主要取决于海表pCO2,为± 515%;大气pCO2和风速贡献的不确定次之,分别为士77%,±86%;海表盐度和温度引起的不确定几乎可以忽略。观测点不同季节海表pC02变化的调控机制也不尽相同。秋初,海表pCO2降低,主要是由于存在较强的生物活动;秋末和冬初,海表pCO2降低主要受温度的影响;冬末,由于长江冲淡水的海表pCO2开始升高,加之受到高pCO2苏北沿岸流的影响,水团混合作用在很大程度上调控着海表pCO2的变化;春季,当海表温度低于15.5 ℃时,海表pCO2的变化主要是由水团的水平混合引起的,当温度高于15.5 ℃,水团混合和生物活动共同调控海表pCO2变化;夏季,生物活动显著降低海表pCO2,同时,长江冲淡水本身所具有的海表pCO2水平高低也影响着观测区域海表pCO2的变化。在更短的时间尺度上(周日尺度),夏季海表pCO2日变化受生物活动调控;在冬季和春季叶绿素浓度较低时,海表pCO2日变化主要受潮汐驱动的水团混合的影响,而在春季叶绿素浓度出现峰值时,生物活动对海表pCO2的变化具有较大贡献;秋季海表pCO2日变化除了受潮汐作用影响外,台风影响期间水体垂直混合进一步增大了海表pCO2。定量分析进一步表明,在11月至次年1月,海表pC02的变化主要受季节性降温控制,使得海表pCO2每月降低约28～70 μatm,对海表pCO2的贡献平均约为55%,最高可达79%;2月水团混合主导了海表pCO2的变化,使得海表pCO2升高约24 μatm,对海表pCO2的贡献为46%;7月和8月,生物活动主导了海表pCO2的变化,分别占到了 50%和41%,使得海表pCO2每月降低113至278 μat。而在其他月份,多个过程共同调控着海表pCO2的变化:2016年4月和5月,生物活动抵消了升温造成的海表pCO2增大,最终造成海表pCO2降低36至44 μatm;而在2017年同时期的4月,升温效应和水团混合显著增大了海表pCO2,以至于生物生产活动无法抵消这部分,最终导致海表pCO2升高了 115 μatm。为探究不同区域海表pCO2的季节变化特征,我们对比了同一纬度下长江口外和东海中部陆架区海表pCO2的时间序列观测。东海中部陆架区水体海表pCO2在冬季变化较为稳定,并且低于长江口外的海表pCO2。结合两区域的春夏季海表盐度,在盐度低于25,显著受长江冲淡水影响的区域,一方面受长江冲淡水带来的营养物质刺激了生物活动,另一方面高pCO2的长江冲淡水在混合过程中又会使得该区域海表pCO2升高,导致海表pCO2变化剧烈;盐度30左右的海水,受生物光和作用的影响具有较低的海表pCO2;而盐度高于33的海水受季节性增温的影响表现为高海表pCO2,并且夏季高于春季。在两组CO2扰动实验中,以容积300L的玻璃箱作为封闭容器,通过添加一定体积的高DIC南海表层水,使得海水不断向上方空气释放CO2,且释放的速率随时间逐渐降低,最后逐渐与上方空气达到平衡。当具有过剩DIC的海水通过海-气交换将CO2释放到空气中时,海水的DIC减少量与空气中CO2增加量相等,验证了海-气交换过程中过剩的DIC以CO2的形式全部转化到大气中。同时还验证了当海水DIC增大时,可以利用缓冲因子RF和DIC的变化量去估算海水pCO2的变化量;数值模拟结果显示估计的海水pCO2的变化量要略小于实际的海水pCO2变化量,只有当海水中DIC的变化量较小时,利用RF估计的pCO2变化量才会与实际的变化量较为接近,例如海水DIC变化小于20 μmol/kg,两者相差在10 μatm以内。综上所述,本研究说明东海近岸水体海表pCO2的变化特征和调控机制存在显著的时间变异性,此外,长江口外和东海中部陆架区的海表pCO2变化同样存在很大的差别。浮标连续高频观测为定量不同过程对海表pCO2的影响提供了可靠的数据。