海水二氧化碳分压（Pco2）的取样手段和分析计算方法

前言 由于大气二氧化碳（CO_2）逐年增加,已影响到近年来全世界的气候变化,从而越来越受到世界科学界和各国政府的重视。CO_2的增加是由全球工业迅速发展,CO_2气体不断大量排放到地球大气中所致。从工业化前的大约280（ppm）,增长到1988年的350（ppm）这是指大洋上CO_2的变化。陆地和城市大气CO_2的浓度最高可达380（ppm）左右。预计2050年CO_2浓度将是工业化前的2倍多,因此将大大改变地球的气候。 海洋是一个大的CO_2贮存库,对于调节大的时间尺度（一年至许多年）大气CO_2的浓     

简论碳的全球循环及二氧化碳对气候变迁的影响

引言 一个多世纪以来,地球大气中 CO_2(二氧化碳)的浓度已从 1860年的 293 ppm增加到目前的335ppm(Lemons,1984)。造成这一增加的根本原因是由于大量的开采和使用矿物燃料(主要是煤碳、石油和天然气)。由于大量的向大气中排放工业的燃烧付产品——CO_2,引起了自然界的CO_2失去了原有的平衡。由于CO_2是一种重要的“暖房效应气体”,故这种气体在大气中的过多的积累会造成地球气侯的变迁。目前,这种现象已引起了世界范围的重视。我们应加强大气中CO_2变化的观测工作,对CO_2-气候关系应进行必要的研究,以加深在这方面的知识和对自然界的认识。只有这样,我们才能采取正确的能源政策,减小以致避开CO_2对大气的污染给人类带来的危害。     

大气组成变化与气候趋向研究的发展

近20年来,山于新技术的应用以及有关学科的相互渗透,第四纪气候演变的原因和机制已经得到了比较合理的解释.现代气候研究表叨,大气组成变化对于第四纪气候的发展演变以及将来气候的发展趋向有着相当重要的作用.大气组成的变化足以引起气候变化.6亿年前,大气中氧的含量仅占1%,而现在已达21%左右,这种氧含量的增加可以影响到CO_2含量的变化.除CO_2外,其他一些气体,如甲烷、氟化烃以及含氯氟烃等的含量变化都对气候变化产生作用,此即所谓“温室效应”对气候变化的影响.大气中CO_2的含量总体较少,目前仅占大气含量的0.03%,但它对于气候的影响却非常显著,据南极“多姆C”冰岩心研究成果,3万年来大气中CO_2含量曾出现过几次高值和低值.距今1.8万年前的末次冰期盛冰期前后数千年中,CO_2含量的平均值为200ppmv,全新世中平均约270ppmv,而距今7千年前的全新世新高温期中CO_2含量可能已超过300ppmv.直到工业革命之前,大气中的CO_2含量仍按近全新世时期大气CO_2含量的平均值270—290ppmv.     

二氧化碳,海洋与气候

文章讨论了由于大气中CO_2浓度的增加所产生的“温室效应”和海洋与CO_2之间的相互作用。已有的研究表明,自从工业革命以来,大气中CO_2浓度已由290ppmv增至340ppmv左右,并且目前人类每年大约向大气输送180×10~8t的CO_2,大气的平均温度以0.1—0.5℃/10α的速度增加。据估计,截止本世纪末地球大气的平均温度将升高3±1.5℃。这种现象对地球的环境生态将产生明显的影响。海洋是碳的巨大贮存所(约390×10~11t溶解碳),海洋能够吸收和释放CO_2;CO_2在海洋的穿透深度为700m。已有的研究结果表明,CO_2在海洋和大气之间处于不平衡状态。本文提出,是否可以通过研究CO_2在大气与海洋之间的相互作用,海洋吸收、贮存和转移CO_2的能力来了解碳在海洋中的转移通道和大气中CO_2浓度的变化倾向,从而预测世界范围内气候的变化趋势,并初步予以探讨。     

大气CO2浓度升高对鳗草植株生长的影响

在人工模拟大气CO_2浓度升高的调节系统条件下,研究了4个不同大气CO_2浓度(380×10~(-6)(对照组,当前大气CO_2浓度)、750×10~(-6)(对应21世纪末大气CO_2浓度)、1 900×10~(-6)(对应23世纪末大气CO_2浓度)、变化组(CO_2浓度由380×10~(-6)逐步升高至1 900×10~(-6)))对鳗草(Zostera marina)存活、生长、光合色素含量、过氧化物酶(POD)活力、可溶性糖含量及叶片和茎节气道面积的影响,分析了鳗草植株应对大气CO_2浓度升高的生长响应和生理适应过程。研究显示,经过30 d培育实验,大气CO_2浓度升高对鳗草植株的存活率( 98%)、生产力和叶片光合色素含量等指标无明显影响;大气CO_2浓度升高显著提高了植株叶片延伸率和茎节直径,均在1 900×10~(-6)时达到最大值,分别是对照组的1.4和1.1倍;随大气CO_2浓度升高,鳗草植株的叶绿素a/叶绿素b、可溶性糖含量和气道面积等指标均呈现逐渐升高的趋势,在1 900×10~(-6)时达到最大值,显著高于对照组(P0.05)。研究结果表明,大气CO_2浓度升高对鳗草植株的生长、光合作用、物质代谢和气体交换等生理过程具有促进作用,且CO_2浓度越高促进作用越显著。     

海洋生态学的研究现状与发展趋势

人类所取得的“巨大成就”,是以生态环境的破坏和资源的耗竭为代价的。人口的增加、资源的匮乏和生态环境的恶化已成为影响世界经济发展和人类生存的关键。科学家预测,到2000年大气CO_2将增加25％,如果人类对CO_2的排放不加控制,每10a全球平均气温将升高0.3℃,即人们所关心的温室效应。气温平均升高4℃时,将出现极地冰雪融化,海平面升高,沿海城市将成为     

南海通量研究回顾与展望

早在1984年,我们便开始了南海碳化学的研究,经过6a努力,取得一些成果,现分述如下: Ⅰ.大气CO_2观测 1986～1987年,在广州市进行了9个取样点的大气CO_2观测,每月取样一次,共进行la。图1是广州市大气平均CO_2的逐月变化曲线。     

近百年世界海面上升及其原因

根据世界各地验潮资料的统计分析,全球平均海平面在过去一百年内上升了l0—15cm,且在最近几十年内呈现加速上升趋势,它是全球增温导致大洋水热膨胀和山地冰川融化及大气中CO_2等温室效应气体浓度增加的结果。 一、近百年来世界海面上升 1940年,Thorarinsson 利用冰川研究资料,提出近几年来海平面以>0.5mm/a的速率上升的观点。然而,对海面变化最直接可靠的记录来自沿海的验潮站。1941年,Gutenburg     

大气CO2浓度升高对繁茂膜海绵滤食海水细菌能力的影响

通过模拟大气CO_2浓度升高,研究其对海绵滤食细菌功能的影响。在模拟大气CO_2浓度升高生态系统中,探究了大气CO_2浓度387、500、750和1 000mmol/mol环境下繁茂膜海绵(Hymeniacidon perlevis)滤食灭菌海水中大肠杆菌(Escherichia coli AS 1.1017)和灿烂弧菌(Vibrio splendidus)的能力。结果表明:在24 h实验期间,模拟大气CO_2从目前约387mmol/mol升高至500mmol/mol,繁茂膜海绵滤食大肠杆菌和灿烂弧菌效率提高了。当模拟大气CO_2 750mmol/mol时,繁茂膜海绵滤食海水中大肠杆菌和灿烂弧菌功能都下降了,说明繁茂膜海绵已经受到大气较高浓度CO_2损害。模拟大气CO_2为1 000mmol/mol时,繁茂膜海绵基本丧失了滤食海水中大肠杆菌和灿烂弧菌的功能。上述结果可为了解大气CO_2浓度对近岸海洋生态系统的影响提供科学依据。     

海洋生物泵与全球变化

由于大量化石燃料的燃烧和土地的不合理使用等,大气中CO_2的含量正以空前的速度增长,这一趋势几乎是不可逆转的。估计到下个世纪中期,大气中的CO_2含量将达到600×10~(-6),这刚好是工业化前的一倍。由于温室效应,预测到那时全球气温将普遍升高。中、低纬度约     

海-气界面气体交换速率和全球海洋CO_2通量的初步研究

在全球气候变暖的背景下,准确估计海-气界面CO_2通量显得非常重要。海-气界面CO_2通量通常利用块体公式,由气体交换速率与大气和海洋的CO_2分压差(ΔpCO_2)的乘积来计算。影响气体交换速率的因素很多,但一般经验性地与风速相联系,其测量方法通常有物质平衡法和涡相关法,后者给出的结果比前者大。基于前人的两类观测数据,提出了一个以风速为函数的气体交换速率新方案。在此基础上,基于最新的SOCATv2(Surface Ocean CO_2Atlas version 2)的ΔpCO_2数据集,计算了1982—2011年海洋对CO_2的净吸收量及其年变化,发现2001年海洋净吸收量存在一个最小值,2001年之后,海洋净吸收量迅速增加,而这一年变化特征主要由ΔpCO_2的年变化特征所决定,风速的影响可以忽略。     

末次冰期南海南部暴露的巽他陆架是大气碳汇?

在约10万年的冰期-间冰期旋回中,大气CO_2浓度与温度存在几乎同步的周期性变化:间冰期的CO_2浓度约为280×10~(-6),冰期逐渐下降,至盛冰期达到最低(约180×10~(-6)),冰消期又快速回升。关于冰期大气CO_2的去向,前人的许多研究表明,冰期的海洋是个巨大的碳汇,而陆地碳储量在冰期是下降的。从海洋和陆地碳库整体的变化来看,似乎冰期大气CO_2浓度的下降完全可以用海洋碳库的增加来解释,甚至陆地碳库还是大气的源。但通过分析各种地质证据与数值模拟结果,发现末次冰期南海南部暴露的巽他陆架上分布着广阔的热带森林,这意味着,末次冰期暴露的巽他陆架可能具有较强的储碳能力,与冰期陆地的碳源角色相反。因此,为更准确了解碳循环与气候变化,未来的研究需要对陆地碳库进行有效细分,定量描述各区域在碳循环中的角色。     

可调谐半导体激光吸收光谱技术对CO2浓度的测量研究

CO_2作为地球大气中第三大含量的痕量气体,也是含量最大的温室气体,会导致气候变暖和生态系统的破坏等一系列环境问题,因此CO_2浓度的准确测量具有重要意义。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术利用气体的特征吸收光谱,可以对气体进行无需预处理的高灵敏度测量。基于TDLAS技术,搭建了采用直接吸收光谱的实验系统,根据与水分子的对比分析,选择CO_2在2 004 nm附近的强吸收线,在27 m的光程下达到的检测限为2.97×10~(-6)。采用LGR气体分析仪作为对比,测量了室内空气的CO_2浓度,无人和有人时二者的相关系数分别为0.996 5和0.987 5,在CO_2浓度变化趋势上表现出了良好的一致性。     

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。     

基于IPCC-CMIP5 预估21世纪中国近海海表温度变化

观测事实表明,近百年来全球气候经历了显著的变暖过程,并且在人类活动排放的CO_2等温室气体不断增加的前提下,未来变暖将会持续下去.利用IPCC第五次评估报告中34个CMIP5模式对于未来不同CO_2排放情景下的输出结果,评估了未来百年中国近海海表温度(SST)的变化趋势.结果表明,基于当前人类的CO_2典型排放速度(RCP4.5),中国近海的大部分海区在2030年以后普遍升温并将接近或超过1℃(相对于1970~2005年的历史海温).其中,中高纬度海区的升温速率最为明显,黄海、渤海和东海的增温幅度明显高于南海,在2030~2039、2060~2069年和2090~2099年间的升温将会分别超过1、2℃和3℃左右.在CO_2加倍排放的情景下(RCP8.5),渤海在21世纪末最大升温可能接近5℃,从而成为全球升温幅度最大的区域之一.由此可见,未来气候变暖背景下中国近海的环境生态将面临严重挑战,这也使得控制减少温室气体的排放、降低气候变化的风险成为当前的紧迫议题.     

春季东海黑潮锋影响强对流的个例分析

利用卫星观测和再分析资料,研究了2018 年 4 月 30 日东海黑潮海面温度锋(黑潮锋)影响低云突破边界层发展为对流云团,并导致强降水的过程。结果表明：(1)29 日 12 时东海 500 hPa 上受短波槽控制,低空处于高低压之间的偏南气流中;黑潮锋大气边界层稳定,有利于低云发展。 (2)黑潮锋的暖水侧向大气不断输送热量和水汽,稳定性减弱;而冷水侧对大气的冷却作用显著, 大气稳定性增加。(3)经过约12 h 的调整,黑潮锋通过垂直混合机制强迫表层风速发生变化,在黑潮锋上空形成风速辐合,叠加背景辐合场,导致辐合明显增强。(4)受平流效应影响,黑潮锋上空大气增湿增温,抬升凝结高度降低。(5)潜热释放与低空辐合之间形成正反馈,最终导致对流云团发展,降水强度显著增强。     

东海及黄海南部海域走航海-气CO2 通量季节性变化

根据2003—2008年东海及黄海南部海域多个航次现场观测获得的海表温度、盐度及海水表层pCO_2观测数据,分析该海域海水表层pCO_2及海-气CO_2通量的季节变化特征,探讨了海-气界面CO_2转移与海表温度、盐度分布之间的联系。结果表明:该海域海水表层pCO_2及海-气CO_2通量具有显著的季节性差异。近海区域,春季受海表温度上升、生物作用加强的影响黄海南部、东海近岸区及陆架中部、东海南部表现为大气CO_2汇,其海-气界面季平均通量分别为(-7.77±6.59),(-11.08±8.99),(-2.94±6.78)mmol·m~(-2)·d~(-1)。夏季黄海南部区域表现为大气CO_2源(2.99±6.09)mmol·m~(-2)·d~(-1),与该海域的下层海水涌升有关,东海中部陆架区及东海南部近岸区由于淡水输入,形成跃层阻碍水体混合,再加上光合作用增强等的综合作用为大气CO_2汇,通量为(-4.81±8.92),(-0.75±12.14)mmol·m~(-2)·d~(-1)。秋季北风逐渐增强水体混合加剧,向冬季格局转变,底层富含CO_2的海水上涌,致使海表pCO_2升高,整个海区表现为大气CO_2源。在年际变化上,春季碳汇呈减弱趋势,而秋季碳源则逐渐增强。     

南海西部秋季海表p_(CO_2)分布与海-气CO_2通量

文章综合分析了南海西部2012年秋季海表二氧化碳分压(p_(CO_2))分布及控制因素,估算并讨论了海-气CO_2通量及其区域性差异。结果表明,秋季南海西部海表p_(CO_2)变化范围为37.8~57.1Pa,均高于大气p_(CO_2),表现为大气CO_2的源。研究海域海表p_(CO_2)分布主要受海水碳酸盐热力学的影响,海表温度(SST)是影响海表p_(CO_2)分布的主要因素。但在局部海域,海表p_(CO_2)分布还受到其他因素的控制。其中,越南东部局部海域表层海水受湄公河冲淡水的影响呈低盐特征,高p_(CO_2)的冲淡水团和离岸水团的混合作用直接影响该海域海表p_(CO_2)分布。此外,珊瑚礁的钙化活动造成南沙群岛弹丸礁西部海域出现表层p_(CO_2)极高值。秋季南海西部表层海水CO_2释放速率的分布格局主要受风速的控制。北部海域海-气CO_2分压差(Δp_(CO_2))低于中南部海盆,但其海表风速远高于中南部海盆,造成北部海域表层海水CO_2释放速率(2.9mmol C·m~(-2)·d~(-1))明显高于中南部海盆(0.9mmol C·m~(-2)·d~(-1))。海-气CO_2通量估算中不能忽视局部海域珊瑚礁代谢作用的影响。     

碳源汇对渔业生态系统的影响（英文）

目前,由于化石燃料的燃烧,与土地利用方式的改变,人们向空气中排放了大量的CO_2,使空气中的CO_2量极具增加。据研究:CO_2是温室气体的主要组成部分,地造成温室效应的主要元凶。海洋是碳的一个巨大储存库,海水能够溶解大量的CO_2,海洋中大量的植物和浮游藻类吸收CO_2产生O_2,是CO_2非常大的聚集地(汇)。与此同时CO_2在海洋中的汇聚使海水酸度增大对渔业资源造成影响,本文主要对CO_2的源汇进行分析讨论。     

夏季九龙江口红树林土壤-大气界面温室气体通量的研究

红树林湿地土壤是一个潜在的温室气体排放源.调查了夏季福建九龙江口的秋茄（Kandelia candel）红树林湿地土壤-大气界面3种温室气体的通量并分析土壤环境对其的影响.研究结果显示,九龙江口红树林夏季3种温室气体N2O、CH4和CO2的通量分别是0.27～2.45、-0.28～341.43μmol/（m2·h）和-0.49～17.00 mmol/（m2·h）,表明九龙江口夏季红树林土壤总体上是温室气体的排放源.根据3种温室气体的平均通量及其增温潜力计算它们的CO2当量通量以反映3种温室气体产生的增温效应,计算结果显示九龙江口红树林夏季土壤排放温室气体的CO2当量通量为82.33～674.92 mg/（m2·h）,而CO2是最大的贡献因素.双因素方差分析结果表明,CO2通量和土壤理化性质因林地和滩面而异,CH4通量受林地的影响,但N2O通量则不受林地和滩面的影响.相关性分析结果显示,土壤环境因子是影响红树林温室气体通量空间差异的重要原因,其中土壤有机质、氨态氮和总氮含量是影响N2O和CO2通量的主要因子,而CH4则只与土壤氧化还原电位显著相关.