海洋微表层对海气CO2通量影响的研究进展

CO2的海气通量对于研究全球气候变化具有重要的意义。海洋微表层作为CO2在海洋和大气之间传输的重要通道,对于准确估算全球海气CO2通量的大小非常重要。本文主要从微表层中表面活性物质的富集,温度的偏低和与CO2的化学反应3个方面,综述了近年来与微表层相关的CO2通量研究进展,并对未来的相关研究进行了展望。     

末次冰期西北太平洋台风的变化及其对陆架环境的影响

西北太平洋是世界上台风多发生地区，而中国又是这一地区受台风影响次数最多的国家，正确评价及讨论台风发生及其强度频率的变化，在全球环境变化研究中具有十分重要的意义。由于台风的产生给西北太平洋沿海地区带来了大量的降水，从而改变了我国内陆地区的河流径流分布格局及模式。这一基本事实已经引起许多科学家的关注。对于西北太平洋的现代台风与历史台风的研究已经积累了大量的资料以及研究成果。作者是在前人大量的对现代台风产生、发展规律研究的基础上，去反演地质历史时期西北太平洋台风发生的频率及强度。这对进一步探讨末次冰期…     

海岸海洋碳循环过程与CO2负排放

海岸海洋接受大量来自陆源的碳物质和营养盐,涉及大量以碳为中心的相互作用,是重要的碳循环海域;同时,该区域也常发育具有良好圈闭条件的储-盖系统,具有明显的CO₂储集潜力。该文以海岸海洋及其下发育的沉积盆地为研究对象,综述了碳物质在海岸海洋中的循环过程、CO₂通量的影响因素和海岸海洋沉积盆地的储碳机理。从“双碳”角度,重点论述了海岸海洋在促进CO₂负排放方面的意义、促进海洋负碳排放的潜在途径和在沉积盆地的储碳潜力及面临的问题。海岸海洋是重要的碳汇区域之一,高效率的微生物碳泵和碳酸盐碳泵是增强海岸海洋CO₂负排放的核心过程;同时,海岸海洋沉积盆地中的储-盖系统,不但提供了额外的CO₂封存空间,也保障了CO₂封存的安全性。未来的研究应以抑制海岸海洋中碳物质向CO₂转化的进程和保障沉积储层中CO₂封存的安全性为主要方向,为CO₂负排放提供理论依据与技术保障。     

中国东部末次冰期风沙沉积的基本特征及其相模式

依据中国东部已发现的两种不同类型的末次冰期风沙沉积剖面,总结出空间分布上的局限性,类型上的多样性,序列上的旋回性,盛行风向的恒定性,物质组成的近源性,伴生物的一致性,层理类型的典型性,序次界面的特定性以及控制因素的一致性等十大特征,并提出了风沙沉积的相模式。     

X60钢在CO2饱和盐水中缓蚀作用的研究

本文采用动电位极化、线性极化、电偶电流和高压釜挂片失重等法,研究了含氮、硫有机缓蚀剂和/或Me~(2+)对X60钢在CO_2饱和的盐水溶液中的缓蚀作用。结果表明,含氮、硫的有机缓蚀剂在缓蚀过程中,开始是以抑制阳极过程为主,随后是以抑制阴极过程为主的混合型缓蚀剂。如与Me~(2+)复配使用,能明显地提高缓蚀效能。     

海洋及其上空大气中有机磷酸酯的研究进展

基于全球海洋及其上空大气中关于有机磷酸酯(OPEs)的数据,分析了目前OPEs在全球海洋及其上空大气的分布特征、影响因素以及当前研究存在的不足。总结发现,海水中的OPEs主要来自河流输送,且浓度分布特征表现为由近及远、由浅及深逐渐递减。磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯(TCPP)和磷酸三(1,3-二氯异丙基)酯(TDCPP)三种卤化OPEs是海水中主要污染物;输入到海水中的OPEs经过颗粒沉降等作用沉积到海洋沉积物中,随之,沉积物中的OPEs可能反析出或直接累积,在海洋沉积物中形成一个大的OPEs储存库。分析北太平洋到北冰洋表层沉积物中OPEs的浓度发现,从白令海峡到北冰洋,随着纬度的增加OPEs的浓度也普遍增加,且相对于非卤化OPEs,卤化OPEs更易被运输到偏远海域。总有机碳(TOC)与大洋沉积物中OPEs的浓度无相关性,但与近海海洋沉积物中OPEs的浓度呈正相关,TCEP和磷酸三异丁酯(TiBP)为海洋沉积物中主要污染物;海洋上空大气与水体中的OPEs是不可分割的,海洋上空大气中的OPEs一部分通过大气沉降进入海水,一部分继续迁移到更偏远区域,气团...     

环球海洋大气气溶胶化学研究

1986年11月—1987年5月,在中国第三次南极考察和环球科学考察期间,收集了58个海洋气溶胶样品,采用中子活化法分析了Al,V,Mn,I,Br,Mg,Na,Cl等元素。应用因子分析、回归分析和富集因子分析对气溶胶中元素进行分类、定量评估和来源判别,讨论不同来源元素的特征,计算各主要来源的贡献分量。结果表明,海洋气溶胶中Al的99.99％是来自陆源地壳风化物,Na的99.2％。和Cl的99.99％是来自海水,V的91.4％。来自陆源污染物。因此,Al可作为海洋气溶胶中陆源地壳风化物的示踪元素,Na和Cl可作为海水源示踪元素,非地壳源的V则可选择为陆源污染物的示踪元素。     

Comparison of airsea fluxes of CO2 in the Southern Ocean and the western Arctic Ocean

The data were collected during Chinese Arctic and Antarctic Expeditions in the western Arctic Ocean and the marginal sea ice zone (MSIZ) of the Southern Ocean, respectively in the boreal summer from July to September of 1999 and in the austral summer from December of 1999 to January of 2000. The concentrations of CO2 in surface water of the survey regions would mostly present lower than those in the atmosphere. A significant biological driving force could also been observed in summer waters in both of the above oceans. Air to sea CO2 fluxes were also calculated to compare oceanic uptake capacity of CO2 in both oceans with the world oceans using Liss, Wanninkhof, and Jacobs‘s methods. The averaged CO2 fluxes of air to sea in the western Arctic Ocean or in the MSIZ of the Southern Ocean doubled that in the world oceans.     

蓝细菌CO2浓缩机制的研究概况

藻类普遍具有一种能提高细胞内的CO2 浓度 ,从而使光合作用能够顺利进行的生理机制 ,称为CO2 浓缩机制 (CO2 concentratingmechanism ,CCM )。CCM是藻类对低CO2 环境的一种适应方式。CCM生物的一个主要生理特征为 :植物细胞对CO2 表现出很高的表观亲合力 ,即低浓度的CO2 就能满足其进行光合作用的需要 ;而其体内催化CO2 固定的限速酶 ,Rubisco(1,5 二磷酸核酮糖羧化酶氧合酶 ) ,对CO2 的亲合力却很低 ,需要较高的CO2 浓度才能获得正常的反应速度[1] 。由于CCM具有显著的生态学意义 ,因而一直是藻类生理生态学研究的重点之一。…     

南沙珊瑚礁对大气CO2含量上升的响应

本文利用南沙海域的碳酸盐化学以及相关调查资料，分析了表层CaCO3饱和度的分布特征，通过碳酸盐的热力学计算模式，定量评估了未来大气CO2增加对表层CaCO3饱和度的潜在影响，利用CaCO3饱和度与珊瑚钙化速率的经验关系式，进一步预测了珊瑚礁对大气CO2上升可能产生的生物地球化学响应．初步结果显示，工业革命前至2100年，南沙海域的CaCO3饱和度将下降43％左右，从而将引起珊瑚礁的平均钙化速率减少33％．如果未来大气CO2浓度继续保持目前的上升趋势，南沙海域珊瑚礁可能会停止生长，甚至某些造礁生物面，临灭绝的危险．     

一次成功的海洋国际合作--我国参加全球大气试验始末

“查清中国海,进军三大洋,登上南极洲”是1977年国家海洋局为适应改革开放新形势下提出的奋斗目标之一。经过几十年多次国内专题调查和国际合作调查,可以说向上述目标迈进的步伐越来越大,离完全实现最终目的越来越近。值此国家海洋局建局40周年之际,回顾亲身参与的一些国际合作调查活动,还是颇有意义的。     

基于浮标观测的春季青岛近岸海水pCO2变化及海-气CO2通量研究

利用海-气界面浮标观测得到的高频数据,分析了春季青岛近岸海域海表二氧化碳分压(pCO₂)的变化规律及驱动因素,并对海-气CO₂通量进行了估算。观测期间该海域由大气的碳汇转变为碳源,主要是由海表pCO₂的不断增长所致。对海表pCO₂控制因素进行分析,发现温度升高是pCO₂增长的主要驱动因素,生物过程起到一定的抑制作用。海表pCO₂呈现出日变化特征,温度和生物因素对海表pCO₂日变化的作用均与太阳辐射相关,但两者的作用相反。此外,分析发现浮标的不同采样频率会对海-气CO₂通量估算产生影响,缩短采样间隔能有效降低海-气CO₂通量估算的偏差,提高估算的准确性。     

青岛雾水中SO2的研究

大气的严重污染导致雾中溶入ＳＯ2。等物质而形成酸雾（ＡｃｉｄＦｏｇ）。酸雾的研究较少［１～６，８，１０］。美国加州南部酸雾ｐＨ＜３．０，最低１．６３，我国仅对贵州的梵净山及四川的峨眉山等地的酸雾进行过研究，其成分多为常量组分［４～６，１０］。ＳＯ２是大气中重要的污染物，而酸雾中ＳＯ２的研究至今未见报道。因此研究雾水中ＳＯ２及其他成分具有重要的意义。青岛的６～７月为多雾月份，此时盛行风ＳＳＥ１，雾多形成于４～８ｍ／ｓ风速时，雾以上午４～８时频率最大，最小频率出现于午后１４～１６时，青岛海雾最长持续…     

大气中CO2含量的控制因素及其对气候的影响

碳是地球上最重要的生命元素,以不同的物质形态在各个圈层循环,引起大气中CO2含量的变化,百万年级别的CO2变化属于构造尺度,其主要控制因素是大陆化学风化对于CO2的消耗速率;次级时间尺度为10万a及以下,大气CO2通过生物泵作用从碳源到碳汇循环往复,调节着地球上的气候环境演化.人类出现以后,特别是工业革命以来,人为排放的CO2破坏了原有的自然碳循环,同时也成为新的碳循环的重要制衡因素.     

现代海洋/大气资料同化方法的统一性及其应用进展

海洋／大气资料同化的理论基础是用数值模式作为动力学强迫对观测信息进行提炼，或者说，从包含观测误差(噪声)的空间分布不均匀的实测资料中依据动力系统自身的演化规律(动力学方程或模式)来确定海洋／大气系统状态的最优估计。本文对主要的现代海洋／大气资料同化方法，包括最优插值(()ptimal Interpolation，简称()Ⅰ)、变分方法(3—Dimensional Variational和4—Dimensional Variational，分别简称3DVAR和4DVAR)和滤波方法(Filtering)的原理、算法设计和实际应用进行系统地回顾，并对这些资料同化方法的优缺点进行分析和讨论。在滤波框架下，所有的现代资料同化方法都被统一了：()Ⅰ和3DVAR是不随时间变化的滤波器，4DVAR和卡曼滤波是线性滤波器，即非线性滤波的退化情形；而集合滤波能构建非线性的滤波器，因为集合在某种程度上体现了系统的非高斯信息。一个非线性滤波器的主要优点是能计算和应用随时间变化的各阶误差统计距，如误差协方差矩阵。将非线性滤波器计算的随时间变化的误差协方差矩阵引入到（）Ⅰ或4DVAR中，也许能实质性地改进这些传统方法。在实际应用中，方法的优劣可能取决于所选用的数值模式和可获得的计算资源，因此需针对不同的问题选取不同的资料同化方法。由于各种资料同化方法具有统一性，因此可建立测试系统来评价这些方法，从而对各种方法获得更深入的理解，改进现有的资料同化技术，并提高人们对海洋／大气环境的预测能力。     

春、秋季台湾海峡海-气CO2通量及其影响因素

于2014年的5月(春季)和9月(秋季)在台湾海峡及其邻近南海和东海海域,采用水气平衡法进行了2个航次的海表和大气pCO_2连续走航观测,同时获取了海表温度、海表盐度、风速及气压等数据,并采用海-气CO_2分压差减法估算了海-气CO_2通量.结果显示,春、秋2个航次平均海表pCO_2分别为387±16μatm和408±18μatm.温度是影响台湾海峡及其邻近海域海表pCO_2的主控因子,水团混合和其他因素等也对海表pCO_2有一定影响.2014年春、秋季节,对研究区域的海-气CO_2释放通量的估算结果分别为0.11±1.60 mmol/(m2·d)和2.51±1.10 mmol/(m2·d).台湾海峡海表pCO_2既存在显著的季节变化,又存在较大的空间差异.