考洲洋牡蛎养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化

根据2018年7月、11月和2019年1月、4月对广东考洲洋牡蛎养殖海域进行4个季节调查获得的p H、溶解无机碳(DIC)、水温、盐度、溶解氧(DO)及叶绿素a(Chla)等数据,估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、初级生产力(PP)、表层海水CO₂分压[p(CO₂)]和海-气界面CO₂交换通量(FCO₂),分析牡蛎养殖活动对养殖区碳循环的影响。结果表明:牡蛎养殖区表层海水中Chl a、DIC、HCO₃^–和PP显著低于非养殖区;养殖淡季表层海水中pH、DO、DIC、HCO₃^–、和CO₃^2–显著大于养殖旺季,养殖旺季的p(CO₂)和FCO₂显著大于养殖淡季。牡蛎养殖区表层海水夏季、秋季、冬季和春季的海-气界面CO₂交换通量FCO₂平均值分别是(42.04±9.56)、(276...     

大风事件对长江口及邻近海域海-气CO2通量的影响

依托2017年8月23日至2017年9月6日在长江口及邻近海域连续走航测得的二氧化碳分压(pCO₂)值,结合温度、盐度、溶解氧等数据,阐述该海域pCO₂的分布特征,并利用一次大风事件前后一个断面的重复观测数据,讨论天气事件对长江口海-气CO₂通量的影响。夏季长江口及邻近海域表层海水pCO₂范围为145~929 μatm,总体呈近岸高远岸低的分布特征,在受长江冲淡水影响的区域,海表pCO₂较低,整体表现为大气CO₂的汇。大风事件(最大风速达9.7 m·s^-1)加强了水体的垂直混合,导致近岸区域从大气CO₂的弱源变为强源(CO₂通量从0.2±1.9上升到 55.0±12.4 mmol·m^-2·d^-1),而远岸区域的碳汇略有加强(CO₂通量从-12.7±2.3变为-16.8±2.5 mmol·m^-2·d^-1)。因此,在估算东海海-气CO₂通量时,台风、冷空气等短时间尺度天气事件的影响也不容忽视。     

海气交换与呼吸作用调控下杭州湾碳酸盐体系的特征

杭州湾作为典型的高浑浊度海湾,对其水体碳酸盐体系分布特征的研究相对较少。本文基于两个夏季航次(2018年和2019年)获取的调查资料,阐述夏季杭州湾水体中碳酸盐体系参数的空间分布特征,并进一步分析影响溶解无机碳偏离保守混合作用的主要过程及相对贡献。数据结果表明,杭州湾内表层溶解无机碳浓度与总碱度的变化范围分别为1 553～1 964 μmol/kg和1 577～2 101 μmol/kg,略低于长江口(1 407～2 110 μmol/kg和1 752～2 274 μmol/kg),溶解无机碳浓度和总碱度的空间分布受控于淡水与外海水混合的影响,在潮汐作用下,总体呈现出湾内低,向湾外逐渐升高的趋势。影响表层溶解无机碳非保守混合分布的主要过程中,海?气交换降低溶解无机碳浓度,呼吸作用增加溶解无机碳浓度,两个过程对溶解无机碳浓度变化量的贡献分别为(?42.3±11.7)%与(34.2±14.3)%,净效应呈现为相对平衡的状态。通过计算获得表层海水pCO₂的平均值为799 μatm (675～932 μatm),海湾总体表现为大气CO₂的源。此外,湾内海水碳酸盐缓冲因子的范围为12.8～23.8,对CO₂的缓冲能力弱于邻近东海海水(缓冲因子平均值约为11.9),指示其与外部水体的交换可能会降低附近海域的酸化缓冲能力。相对其他河口/海湾而言,杭州湾内高浊度与强潮汐的特点使其湾内水体的碳酸盐体系分布特征具有区域特殊性。     

夏季琼州海峡表层海水二氧化碳分压时空变化

采用船载海?气CO₂连续观测系统于2011年和2014年夏季在琼州海峡开展了现场观测,分析研究了表层海水二氧化碳分压(pCO₂)时空变化及其影响因子。2011年和2014年夏季pCO₂分别为(516±29) μatm和(533±15) μatm,海?气CO₂交换通量分别为(8.4±1.7) mmol/(m2·d)和(4.5±0.4) mmol/(m2·d),均是大气CO₂的强源,高于相邻及相似海域,主要受控于东口海域上升流和海峡中部狭管效应。2011年夏季东口上升流增大pCO₂的同时也促进了浮游植物繁殖,光合作用吸收水体CO₂,降低了pCO₂,而且受其影响,西口口门附近叶绿素a和溶解氧含量陡增,pCO₂突降。2014年夏季东口海域上升流较弱,且观测海域垂直混合作用显著,pCO₂和溶解氧分布特征与2001年夏季明显不同。海峡中部狭管效应造成水体输运速率大、混合作用强,浮游植物“来不及”生长,pCO₂较高。     

渤海海峡冬季表层海水中溶解无机碳分布特征分析

根据2010 年2 月—2010 年3 月的调查数据, 探讨了冬季渤海海峡及其附近表层海水中溶解无机碳体系的分布特征。结果表明: 表层水体中TA、DIC 和HCO₃^- 的浓度分布总体上呈现出海峡西南部高东北部低的分布趋势。西南部出现的高值区, 与该区域靠近莱州湾, 受莱州湾水体污染影响有关。调查海域TA 与表层水的温度相关性明显, pH 与叶绿素的相关性较高。水温和Chl-a 浓度是影响水体中无机碳体系分布变化的重要因素。其中, 水温对HCO₃^- 的影响要明显强于DIC。海峡南北两侧水体交换的差异, 是导致海峡南部东西两端无机碳体系各参数监测数值的差异明显大于海峡北部的主要原因。     

渤海海峡冬季营养盐的分布特征及影响因素

以2010年2-3月对渤海海峡进行的3个断面的调查资料为依据,分析并讨论了渤海海峡冬季营养盐的分布特征及其影响因素.结果表明:冬季,由于强烈的垂直混合作用,渤海海峡水体中水温、营养盐及叶绿素a (Chl-a)的分布基本呈上下一致的特征.调查海域营养盐的分布基本呈现出近岸高,中部低;西南部高,北部低的特征,这与近岸受陆源...     

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.     

海?气界面气体交换速率与二氧化碳气体通量的估算

海?气界面CO₂通量的估算采用块体公式,其等于气体交换速率、CO₂溶解度以及海水与大气的CO₂分压差的乘积,其中的气体交换速率通常与风速相联系,不同作者提出了气体交换速率为风速不同幂次多项式的参数化方案。本文对比了气体交换速率为风速函数的主要研究结果,发现与风速多项式的依赖关系相比,观测数据所基于的观测方法对于气体交换速率的影响更大。在此基础上,本文用多种不同的气体交换速率参数化公式计算了1982?2018年全球的CO₂通量,海洋整体上是大气CO₂的汇,赤道海区是源,南北半球40°附近的海域构成沿纬向的强吸收带。37 a间,海洋CO₂通量的年平均值(以碳计)为(?1.53±0.15) Pg/a, 1999年前,海洋吸收量逐年减小,1999年达到最小值,之后海洋吸收量开始增大,海洋吸收量的增大主要发生在南大洋。     

海底地下水排放对典型红树林蓝碳收支的影响

海底地下水排放(Submarine Groundwater Discharge,SGD)是陆海相互作用的重要表现形式之一,其携带的物质对近岸海域生源要素的收支有重要影响。本文利用222Rn示踪技术估算了我国典型红树林海湾—广西珍珠湾在2019年枯季(1月)SGD携带的碳通量。调查发现,地下水中222Rn活度、溶解无机碳(DIC)和溶解有机碳(DOC)的平均浓度均高于河水和湾内表层海水。利用222Rn质量平衡模型估算得到珍珠湾SGD速率为(0.36±0.36) m/d,SGD输入到珍珠湾的DIC和DOC通量分别为(2.41±2.63)×107 mol/d和(1.96±2.20)×106 mol/d。珍珠湾溶解碳的源汇收支表明,SGD携带的DIC和DOC分别占珍珠湾总DIC和总DOC来源的91%和89%。因此,SGD携带的DIC和DOC是珍珠湾DIC和DOC的主要来源,是海岸带蓝碳收支和生物地球化学循环过程中的重要组成。     

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16.93 μatm,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。     

长江口及杭州湾邻近海域夏季表层海水中的溶解无机碳

根据2004年8月在长江口、杭州湾附近海域获得的调查资料对表层水中Ph值、总碱度和溶解无机碳的分布特征及其与环境参数的关系进行了研究,并由此得到了溶解无机碳的组成情况.结果表明,HCO3-、CO23-;和CO2(T)占溶解无机碳浓度百分比分别为80.33%～97.75%、0.61%～19.42%和0.25%～2.34%,平均值分别为(93.28±3.68)%、(5.58±4.03)%和(1.14±0.43)%.水文、浮游植物等对各参数的分布具有重要影响,但对不同参数的影响程度不同.     

东海中北部海域秋季表层海水中无机碳与海气界面碳的迁移

基于2010 年11 月对长江口外东海中北部海域的综合调查, 系统研究了该海域的无机碳体系参数的分布特征、海?气界面二氧化碳通量及其影响因素。研究结果表明, 该海域秋季溶解无机碳(DIC)高值区主要出现在调查海域东北部及长江口附近海域, 而调查海域南部DIC 含量较少且变化平缓, 其主要是受台湾东部流向东北方向的黑潮支流及长江冲淡水的影响; 表层海水CO₂分压(pCO₂)值变化范围为40.8～63.5 Pa, 呈现沿黑潮支流流入方向由东南向西北逐渐增高的趋势。秋季表层海水pCO₂与温度(T)、盐度(S)有较好的负相关性, 说明海水温度升高和盐度增加, pCO₂降低, 反之亦然。另外, 通过估算得出, 秋季CO₂海-气交换通量为2.69～33.66 mmol/(m²·d), 平均值为(14.35 ± 7.06 )mmol/(m²·d),其在长江口邻近海域相对较大, 而在调查海域南部相对较小; 2010 年秋季水体向大气释放CO₂的量(以碳计)为(2.35 ± 1.16)×104 t/d, 是大气CO₂较强的源, 说明东海中北部海域秋季总体上是CO₂的源。     

The influence of macronitrogen (NO3- and NH4+) addition with Ulva pertusa on dissolved inorganic carbon system

The influence of macronitrogen (NO - 3 and NH + 4 ) addition with Ulva pertusa on dissolved inorganic carbon system in seawater was studied. The results indicate that p(CO 2 ) and HCO 3 concentration decrease significantly, while pH and CO 2- 3 concentration increase significantly. When the concentration of NO 3 was less than 71 μmol/dm 3 or NH + 4 was less than 49.7 μmol/dm 3 , dissolved inorganic carbon (DIC) absorption rates by Ulva pertusa generally increased with the increasing of nitrogen concentration. The DIC decreased 151 μmol/dm 3 with the addition of 71 μmol/dm 3 NO 3 and decreased 232 μmol/dm 3 with the addition of 49.7 μmol/dm 3 NH + 4 after the experiment compared with DIC measured without nitrogen addition. A significant negative-correlation was found between c(DIC) and growth rate (μ) of Ulva pertusa (r = -0.91, P <0.000 1, n=11). NH + 4 had more influence on the species of inorganic carbon system than NO 3 .     

Carbonate system and CO2 degassing fluxes in the inner estuary of Changjiang (Yangtze) River,China

We examined the carbonate system, mainly the partial pressure of CO₂ (pCO₂), dissolved inorganic carbon (DIC) and total alkalinity (TAlk) in the Changjiang (Yangtze) River Estuary based on four field surveys conducted in Sep.–Oct. 2005, Dec. 2005, Jan. 2006 and Apr. 2006. Together with our reported pCO₂ data collected in Aug.–Sep. 2003, this study provides, for the first time, a full seasonal coverage with regards to CO₂ outgassing fluxes in this world major river–estuarine system. Surface pCO₂ ranged 650–1440 μatm in the upper reach of the Changjiang River Estuary, 1000–4600 μatm in the Huangpujiang River, an urbanized and major tributary of the Changjiang downstream which was characterized by a very high respiration rate, and 200–1000 μatm in the estuarine mixing zone. Both DIC and TAlk overall behaved conservatively during the estuarine mixing, and the seasonal coverage of these carbonate parameters allowed us to estimate the annual DIC export flux from the Changjiang River as ∼ 1.54 × 10¹² mol. The highly polluted Huangpujiang River appeared to have a significant impact on DIC, TAlk and pCO₂ in the lower reaches of the inner estuary. CO₂ emission flux from the main stream of the Changjiang Estuary was at a low level of 15.5–34.2 mol m^− 2 yr^− 1. Including the Huangpujiang River and the adjacent Shanghai inland waters, CO₂ degassing flux from the Changjiang Estuary may have represented only 2.0%–4.6% of the DIC exported from the Changjiang River into the East China Sea.     

黄河三角洲浅层地下水化学特征与演化

2009年4月~2010年3月连续2年对黄河三角洲19口地下水监测井进行观测并对地下水离子化学成分分析,探讨了该区域浅层地下水化学成分、水化学类型及演化规律,为揭示区域地下水环境特征和演化具有现实意义。结果表明,黄河三角洲地区地下水p H值变化较小,地下水埋深较浅且年内变化幅度为1.0~3.0 m,但矿化度和各离子差异明显,地下水以Na+、Cl–占绝对优势;矿化度较低的测井的离子浓度变幅较小,反之,矿化度高的测井离子浓度变幅较大;地下水化学类型分为氯化物型、重碳酸盐氯化物型、重碳酸盐氯化物硫酸盐型和硫酸盐重碳酸盐型四大类型,主要包括Na+-Cl–、Na+-Cl–.3HCO?、Na+-Cl–.3HCO?、Na+-Cl–.3HCO?.24SO?、Na+-3HCO?.Cl–.24SO?和Na+-24SO?.3HCO?六种子类型,氯化物型主要分布于广饶县咸水入侵区和滨海区域,重碳酸盐氯化物型主要分布于黄河三角洲保护区内,重碳酸盐氯化物硫酸盐型分布在广饶县咸水入侵区,硫酸盐重碳酸盐型主要分布在靠近黄河流路附近;根据黄河三角洲流路变迁和Gibbs模型,黄河三角洲地区水样化学组成均落在Gibbs提出的Boomerang Envelope模型右上翼,表明研究区水样化学组成主要受蒸发和沉淀作用,海水控制起次要作用,土地利用变化、灌溉、施肥等人为活动的影响亦不能忽视。     

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF INTERSTITIAL WATER OF THE BOHAI GULF

This paper discusses the geochemical characteristics of the interstitial water of the Bohai Gulf, where the main salt contents (K+, Na+, Ca++ Mg+ + , C1-, HCO3-, SO4-) in 55 sedimentary layers of 13 cores (3-4 m in length) and those of bottom seawater have been determined and the exchange capacity and exchange cations (K+, Na+, Ca++, Mg++) of the layers analysed (see Fig. 1)Fig. J. The stations of core samplings in the Bohai Gult.     

Effects of upwelling,tides and biological processes on the inorganic carbon system of a coastal lagoon in Baja California

The role of coastal lagoons and estuaries as sources or sinks of inorganic carbon in upwelling areas has not been fully understood. During the months of May–July, 2005, we studied the dissolved inorganic carbon system in a coastal lagoon of northwestern Mexico during the strongest period of upwelling events. Along the bay, different scenarios were observed for the distributions of pH, dissolved inorganic carbon (DIC) and apparent oxygen utilization (AOU) as a result of different combinations of upwelling intensity and tidal amplitude. DIC concentrations in the outer part of the bay were controlled by mixing processes. At the inner part of the bay DIC was as low as 1800 μmol kg⁻¹, most likely due to high water residence times and seagrass CO₂ uptake. It is estimated that 85% of San Quintín Bay, at the oceanic end, acted as a source of CO₂ to the atmosphere due to the inflow of CO₂-rich upwelled waters from the neighboring ocean with high positive fluxes higher than 30 mmol C m⁻² d⁻¹. In contrast, there was a net uptake of CO₂ and HCO₃⁻ by the seagrass bed Zostera marina in the inner part of the bay, so the pCO₂ in this zone was below the equilibrium value and slightly negative CO₂ fluxes of −6 mmol C m⁻² d⁻¹. Our positive NEP and ΔDIC values indicate that Bahía San Quintín was a net autotrophic system during the upwelling season during 2005.     

Retrieval of remotely sensed air–sea carbon flux in the Chinese Bohai Sea

ABSTRACT

Having a reliable ocean carbon flux (f(CO₂)) retrieval model is essential to monitoring the global carbon cycle and to evaluating the climate change. Remote sensing techniques provide alternatives for f(CO₂) retrieval with its advantages of wide area surveys and real-time monitoring. In the present study, a semianalytical f(CO₂) estimation model was developed based on remote sensing data and in situ measurements in the Chinese Bohai Sea. The used model performed well (R²?=?0.84) in deriving f(CO₂) based on the collected remotely sensed dataset, including sea surface temperature, estimated sea surface salinity, wind speed, Chl-a concentration. The results showed that the distribution of partial pressure of carbon dioxide (p(CO₂)) and f(CO₂) varied spatially and temporally during the 12 months in 2009. The spatial fluctuations of p(CO₂) and f(CO₂) in Bohai Sea in summer and autumn were more obvious than that in Spring and Winter. The highest values of p(CO₂) and f(CO₂) generally appeared in coastal regions. Moreover, the average f(CO₂) value of the 12 months showed that the Bohai Sea performed as a weak carbon source in 2009. The results provided technical and data support for carbon management and climate negotiation in the Bohai Sea.