南海东北部之海水碳酸盐现况

为探讨南海的海水碳酸盐现况，本文利用“海研一号”三个航次（第266、287及316航次）的机会，搜集南海东北角的碳酸盐因子，如温度盐度、pH值、总碱度及总二氧化碳等。南海深层水具有西菲律宾海水深约2200m的水团特性，实测结果显示此两水团的碳酸盐因子并没有明显的差异。由滞留时间、无机碳及有机碳分解速率计算结果显示，南海深层水的滞留时间以40a较为合理。     

海水中溶解二氧化碳监测技术跟踪

综述了研究监测海水中二氧化碳含量的目的及意义和二氧化碳在海水中的存在形式,以及测量海水中溶解二氧化碳浓度的监测方法,着重介绍了直接测量的几种原理和目前主要采用的基于红外分析原理的研制方法,并对该领域的现状和发展进行了分析.     

夏季东海西部表层海水中的pCO_2及海-气界面通量

根据 2 0 0 1年夏季长江口及东海西部海域表层海水pCO2 的实测数据 ,结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料 ,对该海域pCO2 分布和变化的重要影响因素进行了探讨。结果表明 ,长江冲淡水是造成东海西部海域表层海水pCO2 分布不均匀的主要原因。利用Wan ninkhof( 1 992 )提出的通量模式计算 ,长江口口门附近海域和浙江近岸海域为CO2 的源区 ,1 2 3°E以东的调查海域表现为大气CO2 的汇 ,尤其是以 1 2 3°E ,32°N为中心 ,存在着一个极强的大气CO2 汇区。就整个东海西部海域而言 ,夏季可从大气净吸收 1 5 3× 1 0 4 tC。     

长江口淡水端淡、盐水混合表层pCO2的急剧变化及其影响机制

根据2004年5月长江口淡水端淡、盐水混合初期表层水二氧化碳分压(pCO2)的实测数据,结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料,对pCO2的变化及其影响因素进行了研究。研究结果表明:在长江口淡水端盐度0~15的淡、盐水混合初期,表层水pCO2由3 500μatm左右大幅度下降至约1 000μatm。生源要素的补充使生物活动的急剧增加是pCO2以对数形式大幅度降低的主要原因,这一性质显著体现的拐点为(S<0.6,50<浊度<110)这一范围。同时由于生物活动和物理混合作用的分别控制,使得长江口淡水端淡、盐水混合初期表层水碱度与盐度呈二次抛物线关系,拐点处的盐度约为0.6。     

长江口及邻近海域夏季溶解无机碳体系及其响应机制初探

根据2009年8月“908”项目长江口补充调查总碱度(TAlk)、溶解无机碳(DIC)、pH值、溶解氧(DO)和叶绿素a(Chla)等数据的分析结果显示,长江口及邻近东海海域夏季溶解无机碳(DIC)含量分布范围在1 647.1～2 236.9 μmol/dm3之间,平均值为2 031.2 μmol/dm3;空间分布为由...     

太平洋中低纬海水中的二氧化碳分布特征及其与海洋环境条件的关系

根据1986年11月至1990年6月进行的中美热带西太平洋海-气相互作用(TOGA)联合考查和1995年10月至1996年6月“中日副热带联合调查”期间获得的14个航次大气和海水CO₂的观测资料,给出了主要观测海区CO₂的源与汇的分布特征:在赤道地区5°N~5°S,130°~165°E观测到的表面水中二氧化碳分压的值超过了大气中二氧化碳分压1.5~4.5 Pa,结果表明该海区对大气CO₂而言是源,但是该值远小于在中赤道测到的+9.1 Pa和在东赤道太平洋所测的+15 Pa的值.由此表明热带太平洋CO₂源的强度是向西减弱的.副热带海区在秋季对大气CO₂而言是较强的源,春季是汇.对影响海水CO₂变化的主要因素温度、盐度等进行了讨论,表明CO₂的分布变化直接受海流、水团、黑潮和ENSO事件影响.     

黄河口总碱度保守与非保守行为探讨

为了阐明黄河口TAlk（总碱度）的行为特征及主要影响因素,根据2004年4月黄河口TAlk实测数据,结合其它化学要素的同步观测资料对其进行了初步探讨.研究结果表明： 黄河口水体在S〈24的区域范围内TAlk呈现出非保守行为,其中 S〈5时TAlk非保守表现为净TAlk的“亏损”, 即水体TAlk低于理论混合TAlk,是由于水体中DIC的沉淀作用引起;在盐度为8～24之间,TAlk非保守表现为净TAlk的“增加”,即水体TAlk高于理论混合TAlk,主要是由于水体中颗粒碳酸盐溶解引起;水体中的CO2参与了颗粒碳酸盐的溶解,并且很可能是影响水体中碳酸盐溶解的主要因素.     

秋季长江口北支表层海水pCO2变化特征

根据2009年9月首次获得的长江口北支海水pCO2实测数据,结合温度、盐度等参数,对长江口北支海水pCO2时空分布、变化特征及其影响因素进行了研究.研究结果表明,长江口北支海水pCO2总体呈现出淡水端高,咸水端低的特点;在同等盐度条件下,长江口北支海水pCO2明显高于长江口南支;长江口北支南段海水pCO2与盐度之间有着...     

高分辨率海水表层二氧化碳分压重构——以大西洋为例

海洋是自然界中重要的碳汇,海−气二氧化碳通量通常利用大气和海水表层的二氧化碳分压（pCO₂）差进行估算。受制于时空分布不均匀的观测样本和预测数据,目前已有海水表层二氧化碳分压的重构结果在空间分辨率上仍有较大可提升空间。为在高空间分辨率下更好地拟合时空变化,基于表层大洋二氧化碳地图（SOCAT）的海水表层二氧化碳逸度（f CO₂）数据集和遥感卫星等多源数据,利用XGBoost模型建立了海水表层二氧化碳分压值与海洋物理、生物、光学等要素的非线性关系,并根据样本时空频率构建权重模型,最终重构了2000−2018年大西洋0.041 7°×0.041 7°下月度海水表层二氧化碳分压分布。预测结果的相关系数为0.966,均方根误差为8.087 μatm,平均偏差为4.012 μatm,与同类重构结果相比,海水表层二氧化碳分压的时空变化趋势一致性强,且在空间分辨率上具有优势。     

海水pCO2流通式光度测定方法研究

将膜分离技术与流动注射分析相结合,采用聚四氟乙烯疏水性微孔膜,使样品流与接受液流进行物理分离.通过测定含有显色剂的接受液流吸光度的变化来测定pCO2,初步建立海水中pCO2 流通式光度测定方法.该方法的相对标准偏差小于1. 2%,与气相色谱法相比,无显著性差异.整个实验仅需11 min,样品用量不到10 mL,操作简便、快速.     

海水pCO2流通式光度测定方法研究

将膜分离技术与流动注射分析相结合 ,采用聚四氟乙烯疏水性微孔膜 ,使样品流与接受液流进行物理分离。通过测定含有显色剂的接受液流吸光度的变化来测定 p CO2 ,初步建立海水中p CO2 流通式光度测定方法。该方法的相对标准偏差小于 1.2 %,与气相色谱法相比 ,无显著性差异。整个实验仅需 11min,样品用量不到 10 m L,操作简便、快速。     

晚中新世C4植被扩张与大气二氧化碳分压的关系

大量陆地与海洋的地质记录证实了晚中新世C_4植被发生全球异步扩张,最早在10 Ma左右开始于非洲东部与西北部,随后8～6 Ma左右大范围传播至南亚、南非、北美等地区,最终C_4植被于上新世发生再次扩张,基本形成现今的生态格局。对于晚中新世C_4植被扩张的解释至今仍存在疑惑,主要围绕气候变化与CO_2展开争论。最新的大气二氧化碳分压(pCO_2)重建记录显示,大气CO_2浓度在晚中新世时期处于下降的趋势。综合考虑晚中新世C_4植被的扩张区域,地质记录重建的大气CO_2浓度与数值模拟实验中形成C_4植被扩张所需的大气CO_2浓度在数值上相吻合,突出了大气CO_2浓度变化对晚中新世C_4植被扩张的作用。由于现有的大气CO_2浓度重建记录的分辨率较低,不管是在趋势上还是数值上,其可靠性都有待商榷,未来应该专注于晚中新世可靠的高分辨率大气CO_2浓度记录的重建,这是解开晚中新世大气CO_2与C_4植被扩张关系的关键,对研究未来气候变化具有指导意义。     

自研高精度pH传感器的标定、校正方法及其在海水原位观测中的应用

电化学方法是测量海水pH值的主要方法之一。针对自主研发的基于铱金属及其氧化物电极的pH传感器,建立了海水环境下仪器标定和数据校正的方法,并在近岸和大洋环境中进行了原位测试的应用。仪器标定包括：(1)依照海水pH分析的标度要求选取适当的标定缓冲试剂;(2)以标准海水替代常用的2-氨基吡啶(AMP)溶液制备标定缓冲体系。数据校正主要包括温度背景校正及误差校正。海区原位测试应用以及与其他同类仪器对比表明,标定体系差异带来的误差可达1.00 pH单位,数据校正可提升测试精度0.10～3.00 pH单位不等。仪器的标定与数据校正方法能有效提高该自研pH传感器的测量精度。     

基于航次观测和再分析资料的南海海表二氧化碳分压反演及变化机制分析*

海表二氧化碳分压(pCO₂)是指海洋表层水和大气之间的二氧化碳(CO₂)交换处于动态平衡时CO₂的含量, 是描述海-气CO₂交换的一个主要因子。本文利用2008—2014年覆盖南海大部分海域的海表pCO₂观测资料, 结合现场海表温度和海表盐度以及卫星观测的叶绿素a数据, 构建了基于多元线性回归方法的分区域反演模型。模型在水深浅于30m的区域均方根误差为5.3μatm, 其余海区均方根误差为10.8μatm, 与前人基于个别航次的有限区域反演结果的均方根误差相当。利用该模型公式和HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)再分析海表温、盐数据及MODIS-Aqua卫星观测的叶绿素a数据进行反演, 得到了时空分辨率为5'×5'的2004—2016年的逐月南海海表pCO₂数据。该数据能较好地反映南海海表pCO₂在海表温度影响下, 春夏高、秋冬低的季节变化特征, 与前人基于航次观测的研究结果相似, 表明反演模型具有较高的可信度。进一步分析发现, 南海及邻近海域平均海表pCO₂具有显著的准十年振荡特征: 2012年附近出现了极小值, 之前表现为降低的趋势, 之后略有升高的趋势。受海表pCO₂的影响, 南海海盆平均海-气CO₂通量在2012年之前出现了显著降低的趋势, 表明南海释放到大气中的CO₂减少, 并在2007年之后的冬季出现了负值(从碳源变为碳汇), 2012年之后变化较为平缓。热带太平洋年代际振荡引起的南海区域海表盐度变化是造成海表pCO₂及海-气CO₂通量准十年变化的主要原因。分区分析的结果表明, 南海北部海表pCO₂变化最为显著, 在南海海表pCO₂的季节和准十年变化中都起到非常重要的作用。     

基于广义回归神经网络的全球表层海水1°×1°二氧化碳分压数据推演

表层海水二氧化碳分压是评估海洋碳源汇强度的关键参数,但其实测数据较少、时空分布极不均匀,导致二氧化碳交换通量的估算有很大的不确定性,海洋源汇特征就不能确切获取。为了解决这个难题,在收集的表层大洋二氧化碳地图(Surface Ocean CO₂ Atlas,SOCAT)实测数据集基础上,运用广义回归神经网络建立二氧化碳分压与经纬度、时间、温度、盐度和叶绿素浓度间的非线性关系,构建了1998-2018年间全球1°×1°经纬度的表层海水二氧化碳分压格点数据,其标准误差为16.93μatm,平均相对误差为2.97%,优于现有研究中的前反馈神经网络、自组织映射神经网络和机器学习算法等方法。根据构建的数据所绘制的全球表层海水二氧化碳分压的分布与现有研究有较好的一致性。     

二氧化碳含量变化对海水碳酸盐系统的影响 1．大气CO_2含量变化及海水碳酸盐系统缓冲能力探讨

作者根据Ｋｅｅｌｉｎｇ等人提出的１９７０～１９８８年大气ＣＯ２含量随时间变比进行统计，指出大气ＣＯ２含量按指数变化递增。据此．对近年大气ＣＯ２含量进行预测，到２０５０年时将增至４５４×１０－６，较目前增加约３０％。由于大气ＣＯ２分压上升，导致ＣＯ２向海洋转移、作者采用Ｌｉ提出的指数变化模式，以Ｈｏｌｌａｎｄ给出的海水中无机碳逗留时间８．０×１０４年代入计算。到２０５０年时，海水碳酸盐系统仅可容纳来自大气的ＣＯ２１．１×１０１０ｔ。因此必须引起人们控制ＣＯ２向大气的排放。鉴于计算过程中未考虑海水有机生物体的影响及颗粒ＣａＣＯ３对缓冲ＣＯ２所作贡献，因此，实际情况会好于本文计算结果。     

海水pCO_2测定中喷淋-鼓泡式平衡器与层流式平衡器互校

在全球变化研究中 ,海气交换平衡器是海水中二氧化碳分压 (p CO2 )直接测定的关键。作者在 Inoue,H.(1987)的喷淋式平衡器和 Goyet,C.(1991)的鼓泡式平衡器的基础上设计了新的喷淋 -鼓泡式平衡器 ,并与层流式平衡器 (Cooper,D.J.et al.1998)进行了互校 (气相色谱法现场测定 )。经显著性检验 ,两种平衡器之间无显著性差异。结果表明 ,新的喷淋 -鼓泡式平衡器能很好地用于海水中 p CO2 的测定。     

海洋酸化之牡蛎杀手

<正>人们普遍认同,由人类工业生产及其他活动而释放的二氧化碳大量弥漫于大气当中,导致气候变暖,给地球生命造成了巨大的影响。但是,与气候变暖危害相似的海洋酸化问题,相比却鲜受重视。造成海洋酸化的原因主要就是海     

红海及亚丁湾间之海水交换

分析表观耗氧量、滴定碱度及总二氧化碳量等资料来研判红海及亚丁湾间之海水交换。结果显示,红海深层水的方解石及霰石饱和度均比亚丁湾和阿拉伯海深层水的饱和度高。红海全水柱之方解石和霰石都处於过饱和状态,亚丁湾和阿拉伯海中各深度之方解石亦呈过饱和状态,但霰石的饱和探度则大约在500m左右。分析深层水之生物体无机碳与有机碳的分解比值,可以发现此地区深层水中,大约有25％的总二氧化碳增加量是由无机碳酸钙溶解而来。     

海水pCO2测定中喷淋-鼓泡式平衡器与层流式平衡器互校

在全球变化研究中，海气交换平衡器是海水中二氧化碳分压(pCO2)直接测定的关键。作者在Inoue,H.(1987)的喷淋式平衡器和Goyet,C.(1991)的鼓泡式平衡器的基础上设计了新的喷淋-鼓泡式平衡器，并与层流式平衡器(Cooper,D.J.etal.1998)进行了互校(气相色谱法现场测定)。经显著性检验，两种平衡器之间无显著性差异。结果表明，新的喷淋-鼓泡式平衡器能很好地用于海水中pCO2的测定。