自工业革命以来,大气中人为CO2增加引起海水的pH值和碳酸盐饱和度下降,即海洋酸化(Ocean Acidification,OA),目前已成为严重威胁海洋生态系统和人类社会可持续发展的重大环境问题。楚科奇海是北极最大的碳汇区,其海-气CO2通量占整个北冰洋的58%。春季/夏季的高碳汇和生产力现象伴随着秋季/冬季大量有机化物的分解,群落的呼吸作用释放出大量CO2,以及融冰稀释作用等等,导致水体酸化严重。这些影响因素加上人为CO2的积累,使得楚科奇海酸化变化的认识更加复杂。楚科奇海是世界上渔业资源最丰富的渔场之一,海洋酸化问题持续加剧将直接影响当地的钙质生物生命活动,进而对当地的渔业乃至生态系统产生不可逆转的危害。本文旨在评估楚科奇海夏季融冰期内以及年际酸化特征与调控机制,以便更好地了解楚科奇海酸化的发展趋势和驱动机理。本研究首先集成了楚科奇海2002-2016夏季8个航次的调查数据,包括3 3H120020718、33H120040718、CHINARE2008、CHINARE2010、CHINARE2014、33HQ20150809、CHINARE2016 和 CHINARE2018。重点报告了 CHINARE2008、2010、2014和2016夏季中期(七月底/八月初)至晚期(八月底/九月初)的碳酸盐体系、营养盐与表观耗氧量浓度的分布。结果表明,夏季楚科奇海总碱度、总溶解无机碳(DIC)、表观耗氧量(AOU)和硝酸盐均呈表层低、底层高的特点,Ωarag和pH则呈表层高、底层低的特点,有87%表层水Ωarag>1.5,96%的表层水pH>8.1,而62%的底层水Ωarag<1.5,71%的底层水pH<8.1。更为重要的是发现从夏季中期至晚期,楚科奇海的总碱度均呈下降趋势,其中楚科奇海南部的DIC和硝酸盐呈上升趋势,Ωarag、pH及净群落生产力有下降的趋势,而楚科奇海北部的DIC和硝酸盐呈下降趋势,Ωarag、pH及净群落生产力呈上升趋势。本研究进一步分析楚科奇海南北海区夏季融冰期内酸化的差异和调控机制。首先,通过碳酸盐体系实测数据分别与物理稀释、光合/呼吸作用以及碳酸钙的沉淀/溶解理论关系进行半定量分析,发现群落呼吸/光合作用是导致楚科奇海融冰期内酸化的主导因素;其次,通过海洋中经典的O/C/N比值(138/106/16)化学计量关系、温度和盐度的敏感性分析、以及表层海-气CO2交换通量估算方法,进一步定量评价水体酸化对环境变化响应上存在的差异。结果表明,群落光合/呼吸作用对夏季融冰期内Ωarag变化的贡献为63±45%,对pH的贡献为80±57%,海-气CO2交换、温度和盐度变化等过程对于夏季季节内酸化的贡献分别在18%、16%和8%以内。综上,本研究提出首次提出夏季受控于海冰变化,楚科奇海南部与北部内部发生了截然不同的碳循环和酸化过程:1)在楚科奇海南部,随着无冰时间的延长,由于氮限制引起的水体由净自养状态向净异养状态过渡,从而引起CO2积累,导致楚科奇海南部夏季末酸化加剧;2)相反,在楚科奇海北部,由于太平洋冬季水Ωarag与pH本底值较低,且随着海冰由“部分海冰覆盖”向“无冰状态”转化,初级生产力的光限制逐渐被解除,浮游植物大量生长的过程中吸收CO2,这是导致楚科奇海北部Ωarag和pH融冰期内上升的主要原因。基于2002～2018年8个航次的调查数据,本研究首次发现楚科奇海四种水团均呈现年际酸化现象,阿拉斯加沿岸水、季节性融冰水、楚科奇海夏季水、太平洋冬季水的Ωarag的年际下降速率分别-0.0670±0.01 86 yr-1、-0.0640±0.0175 yr-1、-0.0601 ±0.0108 yr-1 和 0.0373±0.0093 yr-1,pH 的年际下降速率分别为-0.0153±0.0049 yr-1、-0.0158 ± 0.0047 yr-1、-0.0185±0.0044 yr-1 和-0.0170±0.0047 yr-1将实测数据结合呼吸/光合作用理论关系进行分析,群落净呼吸作用增强而引起的水体中CO2的积累,是导致楚科奇海各个水团年际酸化的主导因素,太平洋冬季水耗氧过程同时受有机物完全矿化过程和不完全矿化过程所主导。此外,海冰覆盖下的海水具有低pCO2的特点,这可能是导致楚科奇海实测数据偏离基于当前大气pCO2下呼吸/光合作用理论关系的原因。未来在全球气候变化的背景下,随着北极海冰不断消退,楚科奇海的溶解氧和Ωarag可能会进一步降低,将会对当地的生态系统产生深远影响。