晚第四纪热带西太平洋海气CO2交换影响因素

探究海气CO₂交换有助于解析全球碳循环和全球气候变化。由于海水和大气的直接接触,研究表层海水碳酸盐系统变化成为探究海气碳交换的关键。基于已有热带西太平洋表层海水碳酸盐系统研究成果,本文总结了有孔虫壳体B/Ca和δ¹¹B指标重建碳酸盐系统参数的原理、方法及优缺点。然后,从厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)、东亚季风以及大气桥梁和海洋隧道三方面综述了晚第四纪热带西太平洋海气CO₂交换影响因素的研究现状。结果显示,类ENSO通过横向平流和垂向变化分别影响热带西太平洋东端和西端的海气碳交换。东亚夏季风对热带西太平洋海气碳交换具有较强的调控作用,而东亚冬季风的调控作用较弱或不明显。冰消期南大洋深部流通状况增强,可通过大气桥梁(大气CO₂)和海洋隧道(南极中层水)影响热带西太平洋海气碳交换。然而,为了更准确清晰地了解全球碳循环变化,还需针对指标记录的可靠性、覆盖范围以及海气碳交换在更长时间尺度的变化机理等方面开展更多研究。     

海洋浮游细菌在碳循环中的作用

由于海洋浮游细菌(marine bacterioplankton)在全球碳循环中非常重要,浮游细菌的生物学和生态学研究成为当前生物海洋学最活跃的前沿领域之一。浮游细菌主要包括异养细菌(heterotrphic bacteria)和超微型光合原核生物(picoprokaryotes)蓝细菌(Synechococcus,聚球菌属,细胞粒径为0．5-1．5μm)     

内陆水体溶解无机碳同位素研究进展及展望

碳是陆地生态系统中最重要的生命元素,能够在各个圈层之间相互转换和运移。碳循环作为地球各圈层相互连接的纽带,被认为是地表系统最重要的元素地球化学循环。碳在水体中主要以溶解性有机碳（dissolved organic carbon,简称DOC）和溶解性无机碳（dissolved inorganic carbon,简称DIC）形式存在。内陆水体（包括河水、地下水、湖水和水库等）尽管只占陆地表面1%,但它们在碳循环过程中发挥了重要作用。其DIC浓度(CDIC)和DIC同位素组成(δ13CDIC)可以为碳循环研究提供线索,因此成为近年来国际研究的热点之一。本文系统总结了全球内陆水体DIC同位素的研究进展。DIC同位素具有广泛的地质应用,不同碳源具有独特的同位素特征。因此,DIC同位素被用于定性和定量地示踪碳源,指示碳循环过程以及确定河水补给端元。     

太湖梅梁湾藻华暴发消退-周期表层水体溶解性有机质分子特征

人类活动引起的富营养化对太湖的碳循环模式可能产生严重影响,精细描述太湖藻华暴发-消退周期的溶解性有机质分子是了解太湖碳库动态变化的关键.本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱技术,以太湖北部梅梁湾2017年5月至2018年5月的表层水体为研究对象,解析藻华暴发-消退周期溶解性有机质的来源和分子组成特征,进而理解浮游藻类异常增殖对水体溶解性有机质的影响及其在区域碳循环中的角色.研究结果表明,藻华暴发期浮游藻类生产力显著增加,使得表层水体的溶解性有机质从含量到分子组成均发生剧烈改变.含量上表现为溶解性有机碳浓度升高,分子组成上表现为CHO类化合物和以脂肪族类化合物为代表的活性组分占比增加,特征化合物以相对高饱和度和高含氧的小质量数分子为主.而在藻华消退期,随着藻类有机质贡献的减少和有机质降解过程的持续进行,含量上表现为溶解性有机碳浓度下降,分子组成上表现为CHOS、CHONS类化合物和富羧酸脂环类化合物等惰性分子占比增加,特征化合物以大质量数分子和相对低饱和度和低含氧的小质量数分子为主.研究结果表明,太湖水体的溶解性有机质分子组成在藻华暴发期受藻类有机质输入控制,在消退期受藻类有机质降解的影响.     

海洋纹层硅藻席古海洋学与生物地球化学研究进展

海洋大型硅藻的勃发及其在海底的纹层硅藻席沉积代表大规模的有机碳和生物硅输出通量,该生物堆积事件或过程对海洋酸化和全球变暖产生负反馈,因而在气候变化中的地位不容小觑。本文在融入作者研究成果的基础上总结了国内外关于海洋纹层硅藻席的研究现状,认为大型硅藻勃发不能直接和上涌活动相关联,在热带海区一般与成层化相关,在亚热带海区总体上与锋面作用相关。大型硅藻勃发时,表层水不一定贫养,也可以是富养的,也不总是需要借助浮力下沉到营养跃层吸收营养物,可直接吸收海洋表层中的营养物(如风尘溶解来源的硅酸)。大型硅藻通过高的初级生产力吸收大气中的CO_2,尔后在海洋深部降解形成的CO_2在海洋成层化条件下以巨大"呼吸CO_2库"得以封存,代表促使冰期大气pCO_2降低的一种重要机制。海洋纹层硅藻席的保存环境由多种因素制约,可以是氧化的也可以是亚氧化的,因而对用纹层沉积物来指示缺氧底层水条件应持谨慎态度。另外,提出了解释大型硅藻勃发和硅藻席形成机制的新模式"风尘触发硅藻席沉积",极大地促进了硅藻席沉积成因谜团的解决。最后,指出了目前海洋纹层硅藻席研究中存在的问题并阐述了未来可以开展的研究方向。     

金刚石与深部碳循环

深部碳循环是全球碳循环研究中不可或缺的部分。较之表层碳,人类对地球深部碳储库的储量、碳的迁移方式和交换量都缺乏清晰认识。作为来自地球深部的碳单质矿物,金刚石是研究深部碳循环的绝佳样品。近年来原位微区分析技术的突飞猛进为研究金刚石及深部碳循环提供了良好条件。文中对表层与深部碳交换、深部碳储库及金刚石矿物学性质进行了介绍,并通过金刚石及其包裹体的稳定同位素组成,探讨了金刚石的形成机制及含碳流体/熔体的性质与来源问题。     

Organic carbon deposition flux on the North Chukchi Sea shelf based on 210pb radioactivity dating

Deposition of organic carbon forms the final net effect of the ocean carbon sink at a certain time scale. Organic carbon deposition on the Arctic shelves plays a particularly important role in the global carbon cycle because of the broad shelf area and rich nutrient concentration. To determine the organic carbon deposition flux at the northern margin of the Chukchi Sea shelf, the 210pb dating method was used to analyze the age and deposition rate of sediment samples from station R17 of the third Chinese National Arctic Research Expedition. The results showed that the deposition rate was 0.6 mm＇aI, the apparent deposition mass flux was 0.72 kg.m2a1, and the organic carbon deposition flux was 517 mmol C.m2.al. It was estimated that at least 16% of the export organic carbon flux out of the euphoric zone was transferred and chronically buried into the sediment, a value which was much higher than the average ratio （-10%） for low- to mid-latitude regions, indicating a highly effective carbon sink at the northern mar- gin of the Chukchi Sea shelf. With the decrease of sea ice coverage caused by warming in the Arctic Ocean, it could be inferred that the Arctic shelves will play an increasingly important role in the global carbon cycle.     

陆地生态系统碳—水耦合机制初探

陆地生态系统的碳循环和水循环是当前全球变化研究的热点。大量的研究已经表明两者之间具有密切的耦合作用。但是目前对于两者的耦合关系和耦合机制还缺乏系统的分析和总结。本文在综合相关研究的基础上,对陆地生态系统碳-水耦合的基本过程和基本作用机制作了概括。我们认为陆地生态系统碳-水耦合过程共包括土壤-植被节点、植被-大气节点（气孔节点）、土壤-大气节点和生化节点4个碳-水耦合节点。碳-水间的生化反应、气孔对光合-蒸腾的共同控制和优化调控作用、生态系统对碳、水循环的同向驱动机制分别是陆地生态系统碳-水耦合的生物化学、生物物理学和生态学基础,共同构成了碳-水耦合的基本作用机制。我们还用水分利用效率（WUE）概念对碳-水耦合过程中的碳/水耦合比例关系作了探讨。     

岩溶地区石漠化综合治理的固碳增汇效应研究——基于实地监测数据的分析

为了探索岩溶地区石漠化综合治理的碳汇效应,以贵州毕节石桥小流域、清镇王家寨—羊昌洞小流域、贞丰顶坛小流域为研究对象,通过分析实地监测数据,分别测算了各研究区总碳存量,分析并比较了碳储量在各碳库以及不同等级石漠化之间的分布情况和大小关系。研究发现:三个研究区总碳存量仅为32 434.9tC;各碳库碳存量:土壤层>>植被层(草本层>>灌木层);碳密度在不同等级石漠化间关系表现为:轻度＞中度＞强度;总碳密度在各研究区中的大小关系表现为:毕节＞清镇＞贞丰,其中土壤层碳密度起决定性因素。此外,本文最后还提出在未来石漠化综合治理中增加碳汇监测指标、扩大石漠化综合治理碳汇研究的范围、加强岩溶作用碳汇效应基础研究等建议。      

“岩溶水文地质与岩溶碳循环监测”国际培训班在桂林举行

2010年11月30日至12月10日,由联合国教科文组织国际岩溶研究中心、中国地质科学院岩溶地质研究所联合主办的“岩溶水文地质与岩溶碳循环监测”国际培训班在桂林举行。来自亚洲、非洲、欧洲、南美洲和大洋洲多个国家的学员参加了培训。培训围绕中国岩溶水文地质概况、中国岩溶地下水探测技术与社会应用及岩溶碳循环监测评价技术和方法这三个主题,与地下水相关的环境问题、岩溶含水层保护、岩溶塌陷、碳汇碳储等学术热点进行。学员了解了中国的岩溶水文地质现状及世界范围的岩溶科学进展,加深了对不同气候、地质背景下的岩溶特征的认识;不仅在学术层面,更在不同国家的文化层面上增进了多方的了解与沟通。国土资源部科技与国际合作司马永正处长在培训班结业典礼致辞时称赞中心开展的交流活动赢得了国际声誉,建立了与相关政府和学术机构之间的友好合作关系,为今后更加紧密、深入的国际合作奠定了基础。国际岩溶研究中心姜玉池主任表示,中心将围绕岩溶地质主题继续举办培训班,设置专题研讨和各类学术交流活动,欢迎来自世界各国的岩溶地质工作者参与中心的培训活动,与中心保持密切联系,努力推动学术层面、研究层面和项目层面上双边或多边的交流与合作,为促进全球岩溶科学研究水平的提高,服务区域经济发展做出贡献。