现今全球气候急剧变化，由于大气二氧化碳浓度的显著上升，造成了全球变暖、臭氧层空洞、海平面上升等一系列气候问题。而海洋生物泵过程通过驱动碳在海洋中的垂直迁移，可以使颗粒有机碳向深海输出并埋藏，达到千年尺度上海洋储碳的效果。但是因为原位观测的困难、海洋中复杂的物理-化学-生物过程相互交错，关于海洋生物泵过程中有机质输出的研究并不够完善，尤其是中深层海洋沉降颗粒有机质的观测较少，颗粒物输出与上层水体物理驱动过程的联系亦不够明确。
　　本研究通过结合南海2012年夏季与2014年冬季不同区域不同水体层位溶解无机氮(DIN)、磷酸盐、硝酸盐浓度水平与季节性变化，明确了短时间尺度物理驱动过程对南海上层营养盐输送的影响，然后分析了2014-2015年沉降颗粒物总通量、颗粒有机碳、碳酸钙、生物硅和岩源物质通量的时间分布规律，结合同站点不同年份(2009-2010、2011-2012、2016-2017年)的记录数据与环境参数包括海表面温度、混合层深度等数据，明确了季节尺度内影响中国南海北部中深层颗粒物输出的物理驱动因素，包括具有发生规律的季风驱动与时间上不固定的随机物理过程如中尺度涡、大气沉降等。
　　研究发现：1)表层分布上，南海营养盐具有典型的表层寡营养的特征，DIN、磷酸盐、硅酸盐表层平均浓度分别为0.15±0.12μmolL-1，0.06±0.05μmolL-1，1.03±1.59μmolL-1，不同区域波动性较大。第二，在垂直分布上，在75m以浅营养盐浓度较低，随深度增加基本不变或略有减小，在75m以深浓度随深度增加而增加。第三，在时间分布上，营养盐浓度具有明显的冬夏季节特征，大部分区域水体DIN，磷酸盐浓度冬季大于夏季，以150m以浅水层中含量的变化极为显著(＞30%)，硅酸盐表层含量夏季显著高于冬季，而在次表层以深水体中为冬季高于夏季，营养盐的季节变化特征主要是受到东亚季风的影响，而不同营养盐的季节变化特征不同与初级生产者对营养盐的利用有关。第四，营养盐的分布具有区域性的独特特征：琼东沿岸(海南岛东面近岸)与越南岸外(111°E-113°E范围)出现同层位水体营养盐浓度冬季低于夏季的情况，琼东沿岸风生上升流与越南岸外离岸射流对于营养盐的输送是造成这种现象的原因；冬季在吕宋岸外16-19°N范围内的吕宋冷涡上升流也造成了营养盐的向上抬升。这些信号表明季节及季节内尺度的物理驱动因素可以直接向上层输送营养盐，在特定区域其影响甚至大于季风的影响。
　　2)2014年-2015年沉降颗粒物总通量、颗粒有机碳，碳酸钙和岩源物质通量分别在冬季和秋季期间达到极大值，在夏季表现出极小值，其变化范围分别为：59.7-413.2mgm-2d-1，2.1-18.2mgm-2d-1，32.9-197.9mgm-2d-1，和12.0-73.6mgm-2d-1。生物硅通量与之相似，冬季最大(109.6 mg m-2 d-1)而夏季最小(6.9 mg m-2 d-1)，但并没有显示出明显的秋季极大值。与往年相比，除冬季高通量的现象在南海普遍存在之外，秋季通量的极大值与夏季的极小值均为随机现象，不具备规律性，而且该年冬季通量与往年相比具有显著增加(＞30%)。通过结合环境参数分析表明：东北季风与表层降温造成的混合层深度加深，上层水体中较为充足的营养物质使得浮游植物大量生长是造成南海北部每年冬季出现高通量的主要因素，而2014-2015年冬季显著的高通量值还因为发生了季风与中尺度冷涡效应的叠加。在夏季，反气旋涡抑制了下层营养盐的向上输送，使得初级生产力以及随后的输出通量相对降低。至于岩源物质和碳酸钙通量的秋季高峰值，大气沉降和矿物压载效应是最可能的原因。在南海，反气旋涡对于沉降颗粒物的抑制作用、气旋涡或大气沉降带来的正向促进作用均为短时间尺度的随机过程，可以在任何时间点对通量造成影响，同时可以与季风转换相互叠加。
　　本研究强调了除季风转换之外，季节及季节内尺度的其他无明显规律的物理过程(如中尺度涡和大气气溶胶沉降)对于生物泵各环节包括营养盐的输送以及有机质的深层输出均十分重要。