Particulate Organic Carbon Export Fluxes in The Canada Basin and Bering Sea as Derived from 234Th/238U Disequilibria

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Chen, Min, Huang, Yipu, Cai, Pinghe, Guo, Laodong
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 2003
• Subjects: POC export flux; 234Th/238U disequilibrium; primary production; bacterial production; the Canada Basin; the Bering Sea; flux d’exportation du COP; déséquilibre 234Th/238U; production primaire; production bactérienne; bassin Canada; mer de Béring; Bering Sea; Canada; Arctic; canada basin; Mer de Béring
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/63659

Seawater samples were collected in the water column of the Canada Basin and the Bering Sea from aboard the R/V Xue Long during August 1999. Activity concentrations of dissolved and particulate 234Th were measured using beta counting techniques to quantify the scavenging and residence time of 234Th and organic carbon export fluxes. Primary production (PP) and bacterial production were also determined in the study areas through in situ incubation experiments. Significant 234Th scavenging was observed in the upper 100 m of the water column in both study areas, with up to 40% of 234Th deficit found at Bering Sea stations and ~15% of 234Th deficit at the Canada Basin station. Measured PP decreased from ~12.5 µmol C/m³/h in surface water to near zero at ~100 m depth, with an integrated PP of 3.83 mmol C/m²/d in the Canada Basin. Bacterial production, on the other hand, was on the order of 2.0 mmol C/m²/d, which is up to 52% of the integrated PP. Particulate organic carbon (POC) export fluxes derived from 234Th/238U disequilibrium were ~1 mmol C/m²/d in the Canada Basin and ~10 mmol C/m²/d in the Bering Sea, with fluxes in the latter area being 5 to 10 times higher than those found in the Canada Basin. These export fluxes correspond to a ThE ratio (the ratio of 234Th-derived POC export to primary production) of 0.26 for the Canada Basin and 0.7 for the Bering Sea. The higher ThE ratios in the study areas suggest a decoupling of production and particulate export in the high-latitude ocean. Ratios of POC to particulate 234Th (µmol C/dpm) decreased consistently with increasing depth, suggesting that organic carbon is preferentially remineralized relative to 234Th. Interestingly, the profile of particulate 234Th in the Canada Basin showed a unique characteristic: particulate 234Th activities increased with increasing depth, suggesting a continuous scavenging of 234Th and a rapid settling rate of the particles. Au cours du mois d'août 1999, on a prélevé des échantillons d'eau de mer dans la colonne d'eau du bassin Canada et de la mer de Béring depuis le vaisseau RV Xue-Long. L'activité volumique du 234Th dissous et particulaire a été mesurée à l'aide de techniques de comptage au rayonnement bêta afin de quantifier le temps de balayage et le temps de séjour du 234Th et les flux d'exportation du carbone organique. On a aussi établi la production primaire (PP) et la production bactérienne dans les zones d'étude en réalisant des expériences d'incubation in situ. Dans les deux zones d'étude, on a observé un balayage marqué du 234Th dans les 100 m supérieurs de la colonne d'eau, avec jusqu'à 40 p. cent de déficit de 234Th aux postes de la mer de Béring et environ 15 p. cent au poste du bassin Canada. La PP mesurée baissait d'environ 12,5 µmol C/m³/h dans l'eau de surface à près de zéro à environ 100 m de profondeur, avec une PP intégrée de 3,83 mmol C/m²/j dans le bassin Canada. D'autre part, la production bactérienne était de l'ordre de 2,0 mmol C/m²/j, ce qui représente jusqu'à 52 p. cent de la PP intégrée. Les flux d'exportation du carbone organique particulaire (COP) calculés à partir du déséquilibre 234Th /238U étaient d'environ 1 mmol C/m²/j dans le bassin Canada et d'environ 10 mmol C/m²/j dans la mer de Béring, les flux dans cette région étant de 5 à 10 fois plus élevés que ceux trouvés dans le bassin Canada. Ces flux d'exportation correspondent à un rapport ThE (le rapport de l'exportation du COP dérivé du 234Th à la production primaire) de 0,26 pour le bassin Canada et de 0,7 pour la mer de Béring. Les rapports plus élevés de ThE dans les zones d'étude suggèrent un découplage de la production et de l'exportation de particules dans l'océan septentrional. Les rapports de COP au 234Th particulaire (µmol C/dpm) diminuaient de façon uniforme avec l'augmentation de la profondeur, ce qui suggère que le carbone organique est reminéralisé préférentiellement par rapport au 234Th. Il est à noter que le profil du 234Th particulaire dans le bassin Canada affichait une caractéristique unique: l'activité du 234Th particulaire augmentait avec la profondeur, ce qui suggère un balayage continu du 234Th et un taux rapide de sédimentation des particules.