南海东北部春季海表pCO_2分布及海-气CO_2通量

2013年南海东北部春季共享航次采用走航观测方式,现场测定了表层海水和大气的二氧化碳分压(pCO2)及相应参数。结合水文、化学等同步观测要素资料,对该海域pCO2的分布变化进行了探讨。结果表明,陆架区受珠江冲淡水、沿岸上升流及生物活动的影响,呈现CO2的强汇特征;吕宋海峡附近及吕宋岛西北附近海域受海表高温、黑潮分支"西伸"、吕宋岛西北海域上升流等因素影响,呈现强源特征。根据Wanninkhof的通量模式,春季整个南海东北部海域共向大气释放约4.25×104 t碳。     

基于南海观测平台的海-气界面CO_2通量研究

利用南海北部的海上综合观测平台,开展了基于涡相关方法的海-气界面CO2通量的长期观测,得到了2010年9月至2012年9月近2年的海-气界面CO2通量数据,结果分析表明,观测平台附近海域全年表现为一个碳汇,年平均值为-0.088 mg m-2s-1,存在明显的季节变化规律,秋冬季节海洋表现为一个强碳汇,春季海洋依然是一个碳汇,但强度明显减弱,而夏季海洋呈现不稳定的源汇变化特征;从日周期特征上看,夜间通量强度较强,白天减弱;进一步的分析表明,海上风和大气稳定性对海-气界面CO2通量有明显的贡献。     

夏秋季南海北部陆坡区氧化亚氮的分布、产生及海-气交换通量

分别于2014年10月和2015年6月对南海北部陆坡区进行了调查,研究了其溶存氧化亚氮(N_2O)的分布、产生并估算了其海-气交换通量。结果表明:秋季南海北部表层海水中溶解N_2O浓度为(8.19±0.79)nmol/L,饱和度为132.5%±13.4%;夏季表层海水中溶解N_2O浓度为(7.72±0.56)nmol/L,饱和度为135.5%±9.7%。夏季由于受到珠江冲淡水的影响,表层N_2O浓度随盐度升高呈降低趋势,秋季调查区域东北部受到穿过吕宋海峡的黑潮分支表层水的影响,N_2O浓度较低。结合文献资料,南海北部陆坡区表层N_2O浓度季节变化特征为春末秋季夏季,同一季节,南海陆坡区的N_2O浓度高于其他区域。温度是影响N_2O分布的重要因素,ΔN_2O与表观耗氧量(apparent oxygen utilization,AOU)和NO_3~ˉ的显著相关说明硝化作用是南海水体中N_2O产生的主要机制,由此估算硝化作用的N_2O产率分别为秋季0.033%,夏季0.035%。利用N2000和W2014公式分别估算了该区域秋季和夏季N_2O的海-气交换通量:秋季为1.81—23.81(11.11±6.52,平均值±SD,下同)(N2000)和1.73—24.38(11.30±6.81)(W2014),夏季为1.01—21.57(7.04±6.10)(N2000)和0.75—22.69(6.94±6.49)(W2014),单位均为μmol/(m~2·d)。初步估算出南海北部陆坡N_2O释放量为0.055Tg/a,约占全球海洋总释放量的0.39%,远高于其面积比,说明南海北部陆坡是N_2O释放的活跃海域,是大气N_2O的重要源。     

秋季东海和南黄海表层海水CO_2体系各参数分布及海-气界面通量

根据2007年11月在东海和南黄海海域表层海水测得的TCO2和TA数据,计算了表层海水pCO2,结合现场环境对表层海水CO2体系各参数的分布进行了讨论,探讨了pCO2与海水温度及叶绿素的相关性,利用Wanninkhof(1992)提出的通量模式并采用加权平均法估算了整个调查海域的海-气CO2的净通量。结果表明:观测海域表层海水CO2系统各参量的分布呈明显的不均匀性,在水团的混合处往往是各参量的高值或低值中心。由相关性分析可知,pCO2的分布主要受海水温度的影响,生物活动的影响较弱。受秋季较大风速的影响,调查海域表现为强的CO2源,秋季可向大气释放CO2约为556×104tC。     

南海海－气热交换的热通量分布

利用１９５１—１９９０年南海船舶报资料，用直接计算法，采用１°×１°网格，计算了南海海域的月平均感热通量和海面（蒸发）潜热通量。结果是：感热通量和海面（蒸发）潜热通量的分布在冬季和夏季有很大的差别，季风对南海海－气热交换有明显的影响。     

气候变化背景下海-气CO_2通量获取方法综述

综述了国内外海-气CO2通量测量和估算方法的研究进展,对各方法的原理、应用及优缺点做了简要介绍,着重介绍了海洋碳循环数值模式的研究现状、原理方法等,并对海-气CO2通量研究的发展趋势作了展望。     

南海海水中DO的平面、垂直分布以及海-气交换通量

根据1998年7月和1999年1月南海两个航次的综合调查结果,对溶解氧(DO)的平面、垂直分布以及海-气交换通量进行了研究,结果表明:表层海水是DO浓度最高的含氧层,在次表层20~75 m处普遍存在着DO浓度的最大值(440μm o l/dm3),同时该层还出现了pH值的最大值和活性磷酸盐浓度的最小值,其位置在温跃层的下界附近。对夏季表层DO和活性磷酸盐进行相关性分析可知,其相关系数为-0.915(n=288),两者呈显著负相关;同时,DO和pH值垂向变化趋势相一致,相关系数为0.951(n=288),两者呈强烈正相关。通过计算,得到1998年夏季和1999年冬季海面溶解氧的海-气交换通量:夏季释放通量为-0.346~0.226 m o l/(m2.d);冬季为-0.234~3.123 m o l/(m2.d)。由于夏季南海海水生物的初级生产力相对要高于冬季,因此夏季溶解氧向上通量的区域较冬季广,同时,海-气交换的通量随区域的变化也有所不同。     

胶州湾秋季表层海水pCO_2分布及水-气界面通量

根据2007年11月31日在胶州湾走航连续观测所得pCO2数据,结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料,对胶州湾海域pCO2分布及其影响因素进行了探讨。结果表明:秋季胶州湾表层海水pCO2实测值在315~720μatm之间,平均值为423μatm。东部海域由于有机物降解及李村河水输入的影响表现为大气CO2的源;西部海域由于浮游植物活动的影响为大气CO2的弱汇区;湾中部水交换较好的海域,浮游植物活动和有机物降解共同影响着pCO2的分布。总体来说,秋季胶州湾表现为大气CO2的弱源,海-气界面CO2交换速率在-5.94~23.15 mmol.m-2.d-1之间,平均值为2.87 mmol.m-2.d-1,由此可估算出秋季胶州湾可向大气释放940.74 tC。     

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。     

大洋海区海-气CO_2通量单参数遥感算法的适用性检验

利用卫星遥感技术的优势,基于LDEO数据库的全球海表二氧化碳分压（PCO2）及海表温度（SST）等实测数据,初步建立东太平洋海区PCO2与SST的单参数经验算法,并采用相同区域的独立实测数据检验.结果表明,单参数算法在寡营养大洋海区具有良好的适用性,反演值与实测值之间的均方根误差（RMS）为0.51 Pa（1 Pa=9.869μatm）,由此估算出2003年6月该海域CO2通量为-1.4 mmol/（m2.d）,与实测估算的碳通量基本相符,能够很好地反映出海区CO2源汇特征.将该遥感算法运用到西大西洋海域（15°~25°N,60°~75°W）,反演值与实测值之间均方根误差（RMS）为0.69 Pa.检验结果表明,在寡营养大洋海区,单参数遥感算法具有一定的适用性,在受相似因子调控的同纬度海区可以使用同一遥感算法.     

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。     

SST产品误差在海-气CO_2通量计算中的传递及贡献分析

海-气界面CO2通量的估算对于碳的生物地球化学循环和全球气候变化等研究具有重要的意义,利用遥感手段是进行全球尺度海表面碳通量估算的唯一手段,但是由于不确定性的存在限制了海-气界面CO2通量遥感估算产品在决策应用上的可靠性。本文通过建立海-气界面CO2通量直接控制参量(气体交换速率k、海表面CO2溶解度S和海表面CO2分压pCO2sw)误差结构图,以通量估算的主要影响因子——海表温度(SST)为例,建立了SST在通量计算中的误差传递流程图,并采用Monte Carlo方法模拟了SST误差在通量计算中的传递规律和对最终误差的贡献。结果表明在遥感SST误差为±0.5°C并为正态分布的假设下,误差在k、S计算中的传递为指数分布和近似指数分布,而在pCO2sw模型计算中为正态分布,最终在通量FC O中的传递为指数分布;在大气CO22分压为固定值370μatm的情况下,SST对最终的通量结果带来的误差为±1.2mmol/(m2·d)左右。本文以SST为例,提供了一种通量计算中遥感参数误差传递和贡献的计算方法,可以为其它遥感获取的参量提供分析依据和参考。     

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.     

北黄海海水中挥发性卤代烃的分布和海-气通量研究

用吹扫-捕集气相色谱法对北黄海常见的4种挥发性卤代烃(VHC)的研究表明,秋季北黄海表层海水中CHCl3,C2HCl3,CHBr2Cl和CHBr3的浓度和平均值分别为9.9~63.4(14.1±8.1),7.1~29.4(15.4±6.2),0.1~30.3(8.8±10.0)和4.2~56.4(21.6±12.2)pmol/dm3。这4种VHC在水平分布上呈现一定的空间变化,其浓度可能是陆地径流、人为活动和生物产生的影响程度不同造成的。VHC在垂直分布上受到地理位置和水文条件的不同影响,在不同站位有较大差异。周日变化研究表明,VHC具有一定的周日变化特征,受光照和潮汐等因素的共同影响最大值均出现在13:00—16:00。采用Liss和Slater双层模型理论对北黄海表层海水和大气之间CHCl3,C2HCl3和CHBr3的海-气通量进行估算,得到这3种物质在北黄海的海-气通量平均值和范围分别为14.8(0.2~104.4),23.2(1.8~93.0)和15.6(0.7~55.1)nmol/(m2.d)。结果表明,在秋季该研究海域是大气CHCl3,C2HCl3和CHBr3的源。     

胶州湾海水中一氧化碳的分布与海-气通量研究

CO是大气中的重要痕量气体,它对控制大气中羟基自由基的浓度、参与全球碳循环进而影响全球气候变化等方面起着重要作用。本研究分别于2007年6,8和10月开展了3个航次的调查,对胶州湾海水中CO的时空分布进行了研究。3个月中胶州湾表层海水中CO的浓度分别为(4.90±2.24),(6.31±1.56)和(3.50±1.27)nmol/L,表现出明显的季节性变化,其中8月大于6月大于10月。水平分布上,6月和10月沿岸平均浓度高于同航次湾内和湾口的平均浓度;8月沿岸平均浓度小于本航次湾内和湾口平均浓度。分别将3个月中CO的浓度按取样和测试时间以小时为单位分割求平均值,平均浓度和时间的分布关系总体符合周日变化的规律。但是胶州湾东部近岸站位的浓度出现周日变化的异常值,说明人文活动对CO的分布也起重要作用。结合中国大气中CO的平均浓度(0.329×10-6v/v)可知胶州湾表层海水中CO处于绝对的过饱和状态,6,8和10月3个月过饱和系数分别为(18.2±8.3),(20.6±5.1)和(10.3±5.28)。胶州湾CO的海-气通量6月大于10月,而小于8月。     

桑沟湾春、秋季溶存CH4的分布及海-气交换通量

分析2013-10,2014-05和2015-05对桑沟湾3个航次的调查中采集的表、底层海水样品,研究该海域海水中溶解CH_4的分布特征及海-气交换通量。结果表明:春、秋季桑沟湾水体中CH_4浓度范围为3.0356.4nmol·L~(-1),底层浓度高于表层。由于水温的季节变化和陆源输入的影响,秋季表、底层平均CH_4浓度是春季的37倍。受养殖活动的影响,贝藻混养区表、底层CH_4均高于其他养殖区和湾外。2013-10,2014-05和2015-05桑沟湾表层海水CH_4的平均饱和度分别为(2 704±2 532)%,(330±276)%和(858±417)%,表现为秋季高于春季。根据W2014公式估算出桑沟湾春、秋季表层海水CH_4海-气交换通量范围为3.919.9μmol·m~(-2)·d~(-1),根据N2000公式估算出春、秋季表层海水CH_4海-气交换通量范围为5.520.6μmol·m~(-2)·d~(-1),表明春、秋季桑沟湾是大气CH_4的源区。     

南海东北部及吕宋海峡邻近海域海水和大气中挥发性卤代烃的浓度分布与海-气通量

挥发性卤代烃(VHCs)是大气中一类重要的挥发性有机污染物。本文于2020年9月对南海东北部及吕宋海峡邻近海域海水及大气中的二氯二氟甲烷(CFC-12)、三氯氟甲烷(CFC-11)、溴甲烷(CH₃Br)和碘甲烷(CH₃I)的浓度进行了同步测量,探讨了4种VHCs浓度的水平分布及其影响因素,并估算了CH₃Br和CH₃I的海-气通量。结果表明,调查海域海水中CFC-12、CFC-11、CH₃Br和CH₃I的浓度平均值分别为(1.96±0.84)、(5.35±4.86)、(1.26±0.57)和(2.58±0.88)pmol·L^-1。海水中CH₃Br和CH₃I的分布是生物生产释放、陆源输入和光化学等多种因素共同作用的结果。大气中CFC-12、CFC-11、CH₃Br和CH₃I的浓度平均值分别为(480.65±68.55)、(184.07±31.22)、(...     

夏季东海西部表层海水中的pCO2及海-气界面通量

根据2001年夏季长江口及东海西部海域表层海水pCO     

白令海BR断面海-气CO2通量及其参数特征

通过对2008年夏季白令海大气和海水pCO2连续观测资料,结合BR断面上站位水体垂直采样测量,对白令海不同海区pCO2的分布特征及其与理化参数的关系进行了初步研究,结果表明,将白令海划分为4个具有不同CO2吸收能力的海区,其中陆坡流区碳通量高达-18.72 mmol/(m2·d),是海盆北区的近2倍,比海盆南区高一个量...     

北黄海夏季pCO2分布及海-气CO2通量

基于在2006年夏季北黄海收集的的高分辨率的表层CO2分压(pCO2)数据,结合水文和生物地球化学同步观测参数,探讨了夏季北黄海pCO2空间分布的控制因素。结果表明,夏季北黄海与大多数中低纬度陆架海类似,由于水温较高,表层pCO2较高(平均值为(463±41)μatm),整个海域相对大气CO2过饱和。表层pCO2分布具有明显的区域差异,辽南和鲁北近岸海域pCO2明显高于中部区域,辽南近岸的高pCO2主要与河流输入和水产养殖引起的生物好氧呼吸有关,而鲁北沿岸的高pCO2主要与烟台近岸的底层冷水涌升及由混合引起的高碳酸盐含量的黄河泥沙的再悬浮有关;在海区中部大部分水域,pCO2与温度之间有较好的相关性,说明温度是这一区域pCO2分布较为重要的控制因子。另外,采用Wannikhof的海-气气体交换系数估计了北黄海夏季海-气CO2通量,结果表明整个北黄海是大气CO2的源,平均释放速率为(4.00±0.57)mmol.m-2.d-1,高于南黄海夏季海-气CO2通量。