南大洋二氧化碳源汇分布及其海-气通量研究

在 1 999年 1 2月 - 2 0 0 0年 2月“雪龙”号科学考察船往返于中山站和长城站期间 ,进行了大气及海表层 CO2 分压的连续测量。研究结果表明 ,在 80°W- 0°- 80°E之间 ,南大洋基本上是大气 CO2 的汇 ,尤其在 45°W- 3 0°W及 1 0°W- 1 0°E之间 ,是 CO2 的强汇区 ,往返的两次观测结果十分相似。观测发现 ,南大洋 1月份吸收大气 CO2 的能力近两倍于 1 2月份 ,这是由于该海域1月的生产力比 1 2月份高 ,因而反映了初级生产对大气 CO2 吸收的显著影响。利用最新的 K值计算方法表明 ,1月份二氧化碳的入海通量为 3 .98mol/(m2 · a) ,1 2月份的为2 .1 3 mol/(m2 · a) ,综合两个月的值平均 ,南大洋夏季 CO2 的平均通量为 3 .0 6 mol/(m2 · a) ,是南半球夏季一个重要的汇区     

1999/2000年夏季南极普里兹湾及湾口区叶绿素a和初级生产力

20 0 0年 1月 1 9日至 2 7日在 70°3 0′E- 75°3 0′E,6 2°S以南的南极普里兹湾近岸陆架区的陆隆向深海区设三条纵断面进行浮游生物现存量、真光层深度和光合作用速率的现场观测。并在冰间湖站 - 1 2进行连续昼夜观测。结果表明 ,观测海区叶绿素 a浓度高值位于近岸海湾、冰间湖和测区中部的陆坡区 ;陆坡中部站 - 6和 - 8,0 - 5 0 m的浅水层为叶绿素 a高值区 (2 .1 6- 5 .0 8μg/dm3 )。各测站平均叶绿素 a浓度 2 5 m次表层 (1 .49± 1 .6 1 μg/dm3 )高于表层 (1 .1 4±1 .1 9μg/dm3 ) ,5 0 m以下更深层的浓度随深度的增加而降低 ,2 0 0 m层叶绿素 a浓度仅 0 .0 3±0 .0 2μg/dm3 。昼夜观测结果表明表层叶绿素 a浓度在南极夏季的午后出现最大值 ,晨间出现最小值 ;2 5 m以浅水层的叶绿素 a浓度明显高于深层水 ,与封冰消融冰藻的释放有关。测区真光层潜在初级生产力为 0 .76 - 1 2 .5 9mg C/(m3· h) ,平均值为 4.0 1± 4.0 7mg C/(m3· h) ;海湾和陆架区现场生产力均超过 1 .5 g C/(m2 · d) ,陆坡、深海区约 0 .5 g C/(m2 · d)。高生产力位于高生物量的近岸海湾、陆架冰间湖区。光合作用同化数在 0 .88- 3 .1 0 mg C/(mg Chla· h)。表层叶绿素a浓度与海水中溶解氧浓度呈紧密相关 (Y=0 .0 5 9X     

1998/1999年南极夏季普里兹湾及北部海区叶绿素a和初级生产力的分布特征

1998 /1 999年南极夏季 ,作者随“雪龙船”在南极普里兹湾及其北部海区 (63° - 69°1 2′S ,70°30′- 75°30′E) 3条断面 2 4个测站进行浮游生物现存量和初级生产力的现场观测 ,研究叶绿素a浓度和初级生产力的分布特征。测区表层叶绿素a浓度为 0 .1 6 - 3 .99μg/dm3,普里兹湾内和湾西部四女士浅滩海域浓度在 3 .5μg/dm3以上 ;平面分布趋势从湾内向西北方向递减 ,深海区浓度在 0 .5μg/dm3以下。从垂向看叶绿素a浓度的最大值大多出现于 2 5m或 50m层 ,50m以下更深层的浓度随深度的增加而降低 ,2 0 0m层叶绿素a浓度分布范围为 0 .0 1 - 0 .95μg/dm3。粒径分级叶绿素a浓度以微小型浮游生物的贡献占优势 (56 % ) ,微型浮游生物的贡献占2 4 % ,微微型浮游生物的贡献占 2 0 %。测区潜在初级生产力为 0 .1 1～ 1 1 .67mgC/(m3·h) ,平均值为 2 .0 0± 2 .80mgC/(m3·h)。高生产力区位于普里兹湾 ,平均现场生产力达到 0 .86gC/(m2 ·d) ;依次为陆架区、陆坡区 ,深海区生产力较低 ,平均现场生产力为 0 .1 7gC/(m2 ·d)。光合作用同化数较低 (1 .53± 1 .1 1mgC/(mgChla·h) )。粒径分级初级生产力以微小型浮游生物的贡献占优势 (58% ) ,微型浮游生物的贡献占 2 6 % ,微微型浮游生物的贡献占 1 6 %。浮游植     

中国第26次南极考察南大洋碳通量评估

南大洋是大气CO2的重要汇区,而近几十年来这个汇出现了明显变化并成为了研究的热点。利用中国第26次南极考察期间雪龙船绕南极航行所获得的现场碳及相关参数观测数据,分析推导出海水pCO2及其主控因子(叶绿素和水温)之间的经验关系,并结合相关卫星遥感数据建立遥感外推算法,计算南大洋50°S以南海区碳通量分布,评估该海区对大气CO2的吸收能力。计算结果表明,2009年11月从90°E到90°W(顺时针方向),50°—75°S海域为CO2输送大气的弱源,平均输入大气通量为9.482 mol·m-2·month-1,碳释放量为0.001 779 5×1015gC;2009年12月从90°W—90°E(顺时针方向),50°—75°S海域为吸收大气CO2的弱汇,平均碳通量为-12.451 mol·m-2·month-1,碳吸收量为0.026 656×1015gC。将经验关系推导至该月份的50°—75°S整个南大洋的计算中发现,2009年11月南大洋为大气CO2的源,碳释放量为0.002 789 6×1015gC;在2009年12月南大洋为大气CO2的汇,碳吸收量是-0.003 503 5×1015gC。相比之前我们所观测的结果,南大洋的碳汇吸收能力呈现明显下降。     

南极普里兹湾外海大磷虾声学映像的分布分析和生物量的初步估算

本文主要根据 1 990 /1 991年度中国南极考察队南大洋调查所获的探鱼仪的磷虾映像资料 ,经 WT- 2图像处理系统处理分析 ,结果表明 ,1 990 /1 991年度南极夏季 ,普里兹湾外海域 (6 2°- 6 9°S,6 8°- 1 0 8°E)的磷虾主要分布在 6 1°- 6 5°S,1 0 3°- 1 0 8°E海区 ,该海区的探鱼仪记录的磷虾群映像的面积占整个调查海区的 92 .3 2 %,磷虾群的分布水层主要在 3 0 - 6 0 m水层 ,在一天 2 4小时中 ,磷虾群映像面积的形心基本在 40 m层上下起伏 ,波动幅度约 1 0 m左右。在调查海区 (6 2°- 6 9°S,6 8°- 1 0 8°E)内 ,估算磷虾资源现存量为 2 2 0 0万吨 ,磷虾分布密度平均为 3 2 .5 t/km2。     

天山云杉林地生态系统CO2源/汇关系研究

通过实地观测和模型模拟的方法,研究了云杉林地的CO2源汇的日变化和年变化,结果表明(1)云杉光合速率在白天呈现明显的双峰曲线,即存在明显的光合"午休"现象.光合速率最高出现在10时和15时,分别达到了13.96和13.24 μmo1·m-2·s-1,白天光合速率的最低点出现在20时,为2.52 μmol·m-2·s-1.晚间植物呼吸的平均速率为2.65μmol·m-2·s-1.(2)云杉林地土壤呼吸速率在白天明显要高于夜间,最高土壤呼吸速率出现在19时,达到了CO21.42g·m-2·h-1.土壤呼吸速率最低值出现在22时,CO2为0.48 g·m-2·h-1.夜间土壤呼吸速率相对较为稳定,维持在CO20.6～0.8 g·m-2·h-1之间,平均值为CO20.70 g·m-2·h-1.(3)夜间云杉生态系统总的来说是碳源,白天随着气温、光强等环境因素的变化,碳源/碳汇关系有着一定的不确定性.总体来看云杉林地生态系统24小时净释放CO24.22 g·m-2·d-1,因此8月份,云杉林地生态系统应该是一个碳源;通过模型预测的结果表明云杉林地生态是一个极弱的碳源,年释放量为CO28.20t/hm2.     

塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO_2通量特征

利用世界上唯一深入流动沙漠腹地200 km以上的塔克拉玛干沙漠塔中站所采集的2011年4月、7月的气象资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2通量的变化特征及影响因素。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地CO2通量表现为白昼地表吸收CO2,夜间地表排放CO2,且地表吸收强度明显大于地表排放;塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2平均净吸收速率分别为0.93μmol·m2·s-1和0.82μmol·m2·s-1;CO2通量受大气稳定性影响较大,稳定大气条件利于沙漠地表CO2的释放,不稳定大气条件有利于沙漠地表CO2的吸收;此外,地表温度、土壤湿度、风速均与CO2通量呈不同程度的负相关关系。     

1999/2000年夏季环南极表层海水叶绿素a和初级生产力

中国第 1 6次南极考察期间 ,作者随雪龙船于 1 999年 1 1月 2 2日至 2 0 0 0年 1月 1 8日从澳洲西南部到达东南极普里兹湾 ,后经南印度洋 -南大西洋 -德雷克海峡 -南大西洋 -南印度洋返回普里兹湾。航渡中定时采集表层海水 ,进行水温、盐度、营养盐、浮游生物现存量和光合作用速率的现场观测 ,研究环绕南极海域表层水叶绿素 a和初级生产力的分布特征。结果表明 ,南大洋表层水营养物质、浮游生物现存量和初级生产力分布具明显的区域性特征 ,南极辐合带以南的南极水营养盐浓度高于亚南极水和亚热带水。叶绿素 a浓度与营养物质的分布趋势一致 ,南极水、亚南极水和亚热带水的平均叶绿素 a浓度分别为 1 .77、1 .40和 0 .2 1 μg/dm3。在环绕南极的大洋中 ,南大西洋海域营养物质丰富 ,海水最为肥沃 ,叶绿素 a浓度和初级生产力高于南印度洋和德雷克海峡。在短期往返东南极 -西南极 -东南极的航渡观测中 ,由于南极夏季水温的升高 ,陆缘冰融化 ,冰藻释放 ,长城湾至普里兹湾的西 -东向航渡中观测的初级生产力、浮游植物细胞丰度、叶绿素 a浓度和光合作用同化数分别比普里兹湾至长城湾的东 -西向航渡中高 1 45%、1 1 3%、68%和 1 8%。与 1 0年前的观测结果比较 ,南大西洋仍为高生物量和高生产力海区 ;1 999/2 0 0 0     

Rb2CO3-CH3CH2OH-H2O三元体系20°C相平衡的研究

研究了Rb2 CO3-CH3CH2 OH -H2 O体系在 2 0°C下的相平衡 ,绘制了相应的溶度图。发现Rb2 CO3·2 .5H2 O的新物相 ,与以往报道的结果不一致     

西太平洋海-气二氧化碳分压差及其通量研究

本文研究了中国第八次南极科学考察青岛至南极航渡中所观测到的大气与海水二氧化碳分压资料,结果表明：７°Ｎ以北、０°至２°Ｓ、１０°Ｓ至４３°Ｓ之间及５８°Ｓ以南的海域是大气二氧化碳的汇区,其间碳通量平均约为６．１ｍｇ／（ｍ２ｈ）;７°Ｎ至０°、２°Ｓ至１０°Ｓ及４３°Ｓ至５８°Ｓ则为大气二氧化碳的源区,其间碳通量约为４．０ｍｇ／（ｍ２ｈ）。     

若尔盖高原与三江平原沼泽湿地CH4排放差异的主要环境影响因素

若尔盖高原沼泽湿地和三江平原沼泽湿地分别是我国面积最大的高原和平原淡水沼泽湿地.通过对二者常年积水的沼泽湿地CH4排放进行的同步观测,表明三江平原沼泽湿地CH4排放通量平均值是若尔盖高原的4.7倍.其中,若尔盖高原木里苔草沼泽的CH4排放通量范围是0.51～8.20 mg/(m2·h),平均值为2.87 mg/(m2·h);乌拉苔草沼泽CH4排放通量范围是0.36～10.04 mg/(m2·h),平均值为4.51 mg/(m2·h).三江平原毛果苔草沼泽湿地的CH4排放通量范围是1.32～46.38 mg/(m2·h),平均值为17.29 mg/(m2·h).水分条件和温度条件的不同是导致两地CH4排放产生差异的主要原因.在相同的温度条件下,土壤氧化还原状况对CH4排放有重要的影响.沼泽植物的种类和数量也对沼泽湿地CH4排放具有重要的作用.     

南极洲万达盐湖水的悬浮物中的粘土矿物和痕量金属组成的研究

南极洲万达盐湖水中悬浮物的流量 :水深 1 2m ,1 1 9 673mg/cm2 ·a;3 2m ,67 93mg/cm2 ·a;45m ,1 5 82mg/cm2 ·a;48m ,9 46mg/cm2 ·a ;60m ,1 3 5 5mg/cm2 ·a ;65m ,3 0 3 3mg/cm2 ·a。湖水悬浮物中粘土矿物主要为伊利石 ,含量 64～ 67% ,次为绿泥石 ,含量 2 5～ 3 0 % ,蒙脱石仅含 5 9～6 6% ,而高岭石含量极低。湖水悬浮物中痕量金属的含量 :水深 1 2m ,Cr 5 4 3 μg/g、Cu 1 1 9 3 μg/g、Ni 5 3 4μg/g、Co 2 3 9μg/g、Cd1 43 μg/g;3 2m ,Cr 44 9μg/g、Cu 1 1 8 7μg/g、Ni 5 0 2 μg/g、Co 1 9 4μg/g、Cd 1 5 1 μg/g;45m ,Cr 5 3 μg/g、Cu1 42 8μg/g、Ni 5 9 8μg/g、Co 1 9 8μg/g、Cd 1 83 μg/g ;60m ,Cr 1 3 2 μg/g、Cu 49 6μg/g、Ni 1 3 4μg/g;Co 4 3 μg/g、Cd 0 3 7μg/g ;65m ,Cr 7 4μg/g、Cu 1 7 6μg/g、Ni6 7μg/g、Co 2 4μg/g、Cd 0 3 6μg/g。悬浮物中痕量金属含量高低顺序 :Cu>Cr>Ni>Co >Cd。在水深 60m以上 ,悬浮物中痕量金属主要被束缚在硅酸盐、锰的氧化物及铁的氢氧化物悬浮物颗粒上 ,在水深 60m以下 ,则主要被束缚在硅酸盐矿物及有机质颗粒上。     

楚科奇海和白令海浮游植物的种类组成与分布

根据 1 999年 7月至 8月我国首次北极科学考察期间“雪龙”号考察船在楚科奇海 ( 66°0 .3′N75°1 8.6′N ,1 5 3°36.5′W 1 74°5 9.5′W )和白令海 ( 5 5°5 9.8′N66°0 .3′N ,1 73°2 1 .1′E1 75°5 3.9′W)采集的 5 1份网采样品和 2 4份水采样品 ,鉴定浮游植物 3个门类 38属 1 2 1种 (含变种和变型 ) ,都是真核藻类。其中楚科奇海有 33属 1 0 3种 ,白令海有 2 5属 71种 ,两海区共有种 49种。这些种类可分为 4个生态类群 :( 1 )北极类群 ;( 2 )北极、亚北极北方类群 ;( 3)北方温带类群 ;( 4 )世界性广温类群等。主要优势种有楚科奇海的格鲁菱形藻 (Nitzschiagrunowii)、诺登海链藻(Thalassiosiranordenskioldi)和聚生角毛藻 (Chaetocerossocialis)等和白令海的西氏细齿状藻(Denticulaseminae)、柔弱菱形藻 (Nitzschiadilicatissima)、成列菱形藻 (N .seriata)和长海毛藻(Thalassiothrixlongissima)等。楚克奇海浮游植物的平均丰度 ( 8.32× 1 0 7个 /m3)远高于白令海( 1 .5 8× 1 0 6个 /m3)。文中还讨论了调查区浮游植物的分布特点及其与环境的关系。     

泥河水库春季水-气界面二氧化碳通量与其影响因子的相关性分析

利用静态箱-气相色谱法对泥河水库春季水-气界面二氧化碳通量值进行连续24h观测,对其变化趋势及影响因素加以分析。结果表明:泥河水库24h均为大气CO2的源,其碳通量均值为26.50mg/(m2·h),全天源的极大值出现在1∶00为32.38mg/(m2·h),源的极小值出现在13∶00为20.15mg/(m2·h)。在春季影响泥河水库水-气界面CO2通量变化的主要因素是气温、叶绿素和风速,相关系数分别为0.671、0.625、0.253。结论:水库水-气界面CO2通量的变化是多种因素共同作用的结果,春季水库是大气CO2主要碳源之一。     

腾格里沙漠民勤实验点夏季沙丘CO2浓度变化

为查明腾格里沙漠沙丘CO2浓度和昼夜变化规律,利用红外CO2监测仪在2009年夏季对腾格里沙漠两南部的民勤沙丘CO2浓度变化进行了昼夜连续观测,研究了不同类型、不同深度沙丘CO2浓度变化.研究得出:所有实验点CO2浓度在深度上的变化与通常观测的不同,2m和4m处的CO2浓度都比1 m处的大;固定沙丘的昼夜CO2浓度累积值大于半同定沙丘的昼夜CO2浓度累积值,而半固定沙丘的昼夜CO2浓度累积值又大于流动沙丘的昼夜CO2浓度累积值;沙丘白天CO2浓度累积值高于夜间;在极端干旱的腾格里沙漠西南部,不论是固定沙丘、半固定沙丘还是流动沙丘,CO2浓度在一昼夜内也具有清楚的变化规律,即从当日09:00左右到次日09:00点左右均呈现由低到高再到低的变化,但CO2浓度升降相对于大气温度的升降具有一定的滞后性,滞后时间约1～3 h;沙丘CO2浓度和大气温度之间存在显著的正相关关系,温度是决定CO2昼夜浓度变化规律的主要因素.在极端干旱的民勤沙漠区,各类沙丘沙层中的CO2浓度都明显高于空气CO2浓度.     

Influence of environmental, root, and stand parameters on soil surface CO2 efflux in a Populus euphratica of desert forest in extreme arid region

Spatial variation in soil surface CO2 efflux was measured in a stand of Populus euphratica in the Ejina Oasis of desert riparian forest in the extreme arid region in northwestern China from April 2007 through October 2007.Measurements were taken with a gas-exchange analyzer linked to a soil-respiration chamber.The mean soil CO2 efflux in the stand was 2.71 μmol/(m2·s) during the growing season and 1.38 μmol/(m2·s) in the nongrowing season.The seasonal maximum (end of May through early June) andminimum (October) CO2 efflux were 3.38 and 0.69 μmol/(m2·s),respectively.The diurnal fluctuation of CO2 efflux was relatively small (< 20 percent),with theminimum appearing around 05:00 and the maximum around 15:00.Linear regression analysis showed soil-surface CO2 efflux to be most highly correlated with soil temperature (R2=0.435) and soil moisture (R2=0.213).When all variables were considered simultaneously,only soil temperature (R2=0.378),soil moisture (R2=0.147),and root volume density (R2=0.021) explained a significant amount of variance in soil surface CO2 efflux.Stand volumes were not correlated with soil CO2 efflux on our sites.     

南大洋海-气CO_2通量研究进展

南大洋是全球最重要的CO2汇区之一。准确估算南大洋及其各海区的海-气CO2通量,是全球碳循环研究的重要内容,其对预测和评估未来南大洋在全球变暖日益加剧的背景下发挥的作用有重要意义。但由于南大洋广阔的海域,恶劣的气候条件、自身复杂的水文物理及地球化学过程等原因,目前对南大洋的CO2通量的评估不一而足,存在较大差异和不确定性。本文讨论了南大洋海-气CO2通量的估算方法和各个海域海-气CO2通量研究的最新进展,并分析了南大洋海-气CO2通量的控制及影响因素。目前对南大洋的年吸收量估计为大约在0.1-0.6PgCyr-1,同时,所有的研究都表明,其存在极大的年度变化性。并且,由于各个海区受到生物、物理和水文等各方面的影响,表层海水CO2分压(pCO2)表现出极大的时空变异性。     

陆地碳循环研究进展

近年发表的关于陆地碳循环的国内外论著反映出如下观点 :1陆地主要的碳库 -陆地生物圈、土壤圈和岩石圈的碳贮量分别为 560 Pg C、 1 40 0～ 1 50 0 Pg C(有机碳 )、 2 .0× 1 0 7Pg C(有机碳 ) ,其中岩石圈中化石燃料的贮量约为 50 0 0～ 1 0 0 0 0 Pg C;2大气 CO2“未知汇”的量大概在 0 .7～ 3.1 Pg C之间 ,“未知汇”可能存在于中纬度地区 ;3土地利用与土地覆被变化造成的 CO2 排放量估计值差异较大 ,可能在 0 .6～ 3.6Pg C之间 ;4陆地碳循环模型已从静态模型发展到动态模型 ,而且更加注重大气 CO2 浓度增加和 LUCC对碳循环的影响以及 C、 N、 P和 S等循环的耦合作用。     

影响北极地区迅速变化的一些关键过程研究

最近研究证明 ,近半个世纪来 ,北极地区正在发生迅速变化。部分地区温度上升了 2- 3°C ,北冰洋海冰退缩 5 %,中心地区海冰厚度变薄 ,海面压力降低 ,中上层水淡化和变暖 ,吸收CO2 能力增加 ,臭氧耗损和紫外线辐射增强。中国于 1 999年开展了“中国首次北极科学考察” ,在楚科奇海、加拿大海盆、白令海以及临近海域开展了海冰气相互作用的多学科综合考察 ,对北极的区域特征及其在全球变化中的作用研究获得一些新的认识。观测到加拿大海盆中层水持续增暖的现象 ,揭示了西北冰洋与白令海水体交换的途径和次表层暖水结构 ,发现了加拿大海盆是北冰洋河水的主要储存区。利用联合冰站观测数据 ,模拟了北冰洋夏季大气边界层结构和下垫面能量平衡的变化特征 ,定量给出了北冰洋夏季海 /气和冰 /气之间湍流通量和边界层参数的差异。海 /气CO2 的通量观测表明 ,考察区的大部分海域均为大气CO2 汇区 ;西北冰洋海冰区具有较高的生物泵运转效率 ,楚科奇海陆架是一个高效的有机碳“汇”区 ,寒冷水体中微生物活动并未受到明显抑制。沉积物的地球化学过程研究表明 ,海底表层沉积物中碘含量存在着由低纬度到高纬度增加趋势 ,北极地区可能是碘的汇区 ,碘可作为极区古海洋中的地球化学元素变化的重要指标。楚科奇海、白令海     

北极地区碳循环研究意义和展望

全球变暖引发了北极地区的快速变化。北极地区苔原冻土带退化、海冰面积退缩和厚度变薄将使北极生态系发生重要变化 ,因而引起碳的生物地球化学循环过程变异。为精确评估北极地区对人为大气CO2 的吸收通量 ,围绕北极苔原、边缘海和极区海域的碳循环研究引起了重视。调查表明 ,北冰洋和亚北冰洋海冰区是海洋吸收大气CO2 的重要汇区 ,北冰洋具有吸收大气CO2 约 1×GtC/a的能力 ,北冰洋夏季冰缘区的长光照和高生产力促进了对大气CO2 的吸收能力 ,北冰洋深水环流和通风作用也有利于表层碳向深水转移。最近有些调查表明 ,如温度继续升高 ,北极苔原有可能从碳汇转变成大气碳源。国际上正加强北极地区碳循环研究的规划和计划 ,企图通过改进现场调查观测手段以及研究方法 ,来定量研究和模式预测变化中北极地区的碳汇潜力及其对地球气候的影响。