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8.087μatm,平均偏差为4.012μatm,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。     

海洋中的CO2观测与研究

在1985年～1997年之间"陆架边沿海海洋通量研究"和"中美海气联合调查"(TOGA)海洋观测调查项目中,利用库仑仪系统和高精度测量海水二氧化碳分压气相色谱系统测量了表层和深层海水总溶解二氧化碳(TCO2)、海水和大气CO2分压(PCO2)样品,测量精度为±1umol/kg和±1utam.根据表层和深层CO2数据,讨论了影响CO2变化的主要因素,通过研究计算获得了CO2和温度(T)、盐度(S)、总碱度(ALK)相关回归方程.CO2分布变化与流、水团、黑潮变化密切相关.本文根据在中国东海四个航次测量的海水和大气的PCO2,描述了调查海域CO2的源与汇以及通量的分布.     

太平洋次表层海温异常年际变率的信号通道与ENSO循环

利用SODA海洋同化资料,分析了太平洋次表层海温异常(SOTA)年际信号变异特征与ENSO循环的联系。结果表明,热带太平洋的年际变率表现为以160°W为纵轴的东西向和以6°—8°N为横轴的南北向的跷跷板分布,南太平洋和北太平洋中高纬度海洋的SOTA则与热带西太平洋SOTA同号,但强度较弱,这些变化都与ENSO事件密切相关,是ENSO事件的两个主要模态,具57和44个月显著周期。ENSO循环期间,热带西太平洋SOTA强信号中心沿赤道东传,到达赤道东太平洋后加强并北扩,导致ElNi?o或LaNi?a事件,同时从热带西太平洋有较弱SOTA信号向东北和西南传播,在南、北太平洋中高纬度海域产生弱SOTA;同期位于热带东太平洋反号的SOTA强信号中心沿10°—15°N(平均12°N)西传,至热带西太平洋后加强并南扩,为下次LaNi?a或ElNi?o事件准备条件,同时在北太平洋中高纬度海洋还存在着反号弱的SOTA。如此周而复始,完成ENSO循环。太平洋次表层海温年际变化信号除在赤道及以北的热带太平洋存在一个逆时针方向的传播通道外,同时在热带西太平洋有异常信号向南、北太平洋中高纬度海域传播,并指出ENSO循环期间太平洋次表层海温异常年际变率信号传播的可能通道。     

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.     

渤海主要温室气体与海水pCO2环境特征

通过对渤海主要温室气体及海水二氧化碳分压的调查与研究,分析了渤海区底层大气二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和二氧化碳分压(pCO2)的时空分布特征;渤海大气CH4含量春、夏、秋、冬季均值分别为2085、1974、2056和2060×10-9nl/L,各季节高值区均出现在黄河口邻近海域;黄河口邻近海域大气较高浓度的甲烷可能是渤海沿岸城市夏季出现高值的重要原因;渤海区大气二氧化碳浓度在2006年-2009年呈增高的趋势,2009年9月渤海中、北部海水pCO2在285～617μatm之间变化,渤海中部海水pCO2明显低于辽东湾内海水pCO2,研究区CO2海气通量-5.9～13.4mmol.m-2.d-1在之间,人类活动以显著影响到渤海的碳汇能力。     

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。     

西风爆发、次表层暖水东移与厄尔尼诺现象

利用最近20 a的大气海洋资料,分析了厄尔尼诺事件与赤道太平洋西风异常以及赤道太平洋次表层海温之间的关系.结果表明,赤道西太平洋(5°S～5°N,120°～160°E)和赤道中东太平洋(5°S～5°N,160°E～160°W)西风异常都存在着与厄尔尼诺周期一致的年际变化,但前者还包含有显著的2～3个月季节内振荡.赤道西太平洋次表层冷暖水东移也呈现年和年际时间尺度的振荡周期.在厄尔尼诺发生前,赤道西太平洋次表层海水出现持续性增暖,赤道西太平洋西风异常频率加快,强度增强.随后赤道中太平洋(160°E～160°W)出现持续性(3个月以上)强西风异常(即西风爆发),并进一步向东扩展,同时次表层暖水沿着赤道波导东移到赤道东太平洋混合层,导致赤道东太平洋海表大面积异常增暖,形成一次厄尔尼诺现象.最后,模式模拟了1980～1984年赤道太平洋海温的变化,进一步证实了赤道纬向西风异常对暖水东移起着重要的作用.     

胶州湾海水中阴离子表面活性剂的含量及分布

根据2003年5月和8月对胶州湾进行的两次现场调查，采用亚甲基蓝分光光度法测定了该海域海水中阴离子表面活性剂含量并初步分析了其分布特点。结果表明，2003年5月胶州湾全湾表层海水中阴离子表面活性剂平均浓度为12．6μg／L，略高于8月份(10．3μg／L)；各站位含量有变化，河口及邻近海域站位高于其他站位；表层海水含量高于底层海水。     

基于微卫星标记的茎柔鱼赤道海域群体与秘鲁外海群体遗传变异分析

茎柔鱼广泛分布在东太平洋海域,分布海域广、群体结构复杂,赤道附近海域(120°W~110°W)群体与秘鲁外海(5°S~20°S)群体是否存在关联,目前尚不清楚。本文通过基因组高通量测序技术获得了12个多态性SSR位点,利用这12个位点,对茎柔鱼赤道海域群体与秘鲁外海群体进行遗传变异分析。结果表明,所有的SSR位点均为高度多态性位点(PIC为0.795~0.945),位点DG07与DG09极显著偏离Hardy-Weinberg平衡(P0.01)。赤道海域群体(Ho=0.725,Hc=0.897)与秘鲁外海群体(Ho=0.697;He=0.874)均显示出较高的遗传多样性水平,群体间存在显著的遗传分化(Fst=0.020 46,P0.01)。太平洋赤道海域近表层存在的复杂海流系统有可能阻碍群体间发生基因交流。建议将茎柔鱼赤道海域群体与秘鲁外海群体看作2个管理单元。     

山东省夏季降水与北太平洋海温场的相关分析

一、前言海洋(平均深度3795米,占地球表面积的71％),热容量为大气的1200倍。它经常以感热、潜热的形式为大气提供能量。特别是热带海洋,无疑对大气环流和长期天气过程是一个十分重要的影响因素。目前,许多研究单位和气象台(站)进行了海温与夏季降水的相关普查,并投入了预报使用。陈烈庭指出:整个北太平洋付热带高压(以下简称付高)对赤道表层海水温度(以下简称海温或写作SST)的响应最敏感的区域是北太平洋中部地区——即对流层中层付高位置。这可能反映了赤道海温与付高反馈振荡过程的背景条件。海洋的热容量大,海温的持续性强,对大气的热力作用也往往能长时间的维持。纳米阿斯指出:海温具有1—8个季度的滞后相关,且冬季——夏季较夏季——冬季持续性强。海洋供给、维持