影响北极地区迅速变化的一些关键过程研究

最近研究证明 ,近半个世纪来 ,北极地区正在发生迅速变化。部分地区温度上升了 2- 3°C ,北冰洋海冰退缩 5 %,中心地区海冰厚度变薄 ,海面压力降低 ,中上层水淡化和变暖 ,吸收CO2 能力增加 ,臭氧耗损和紫外线辐射增强。中国于 1 999年开展了“中国首次北极科学考察” ,在楚科奇海、加拿大海盆、白令海以及临近海域开展了海冰气相互作用的多学科综合考察 ,对北极的区域特征及其在全球变化中的作用研究获得一些新的认识。观测到加拿大海盆中层水持续增暖的现象 ,揭示了西北冰洋与白令海水体交换的途径和次表层暖水结构 ,发现了加拿大海盆是北冰洋河水的主要储存区。利用联合冰站观测数据 ,模拟了北冰洋夏季大气边界层结构和下垫面能量平衡的变化特征 ,定量给出了北冰洋夏季海 /气和冰 /气之间湍流通量和边界层参数的差异。海 /气CO2 的通量观测表明 ,考察区的大部分海域均为大气CO2 汇区 ;西北冰洋海冰区具有较高的生物泵运转效率 ,楚科奇海陆架是一个高效的有机碳“汇”区 ,寒冷水体中微生物活动并未受到明显抑制。沉积物的地球化学过程研究表明 ,海底表层沉积物中碘含量存在着由低纬度到高纬度增加趋势 ,北极地区可能是碘的汇区 ,碘可作为极区古海洋中的地球化学元素变化的重要指标。楚科奇海、白令海     

西北冰洋总碱度与溶解无机碳的分布

2008年7～9月,中国进行了第三次北极科学考察。本研究即利用此次宝贵的科学考察机会,在西北冰洋现场采集大量的海水样品,进行二氧化碳体系（主要包括总碱度(TA),和溶解无机碳(DIC)等）研究。得到了西北冰洋二氧化碳体系参数的分布,并对其控制因素进行了讨论。夏季西北冰洋表层海水总碱度（TA）、盐度归一化总碱度（nTA,nTA =TA*35/S）、溶解无机碳（DIC）和盐度标准化溶解无机碳（nDIC,nDIC=DIC*35/S）的范围分别为1757～2229μmol kg-1,2383～2722μmol kg-1,1681～2034μmol kg-1,2119～2600μmol kg-1。由于受到河水和海冰融化水的稀释,表层DIC和TA的浓度都比较低。78°N以南西北冰洋上层水柱中TA与盐度有良好的正相关关系,比较保守,在盐度大于30时,主要是海水端元与河水端元混合,在盐度小于30时主要是海水端元与海冰融化水端元的混合。在楚科奇海,DIC分布主要受到有机质生产或降解的主控,而加拿大海盆无冰区混合层DIC分布的主控因素是海水与海冰融化水的保守混合。     

西北太平洋及中国东部近海秋季海洋气溶胶分布特征

2015年9月,分两个航次同时对西北太平洋及中国东部近海上空海洋气溶胶进行采集.对样品中的Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、NH~+_4、NO~-_3、SO~(2-)_4、甲基磺酸(MSA)等9种组分进行了分析,结合数理统计方法探究两个海域上空海洋气溶胶的来源.结果表明西北太平洋及中国东部近海海域气溶胶来源具有显著差异,西北太平洋海域气溶胶以海盐来源为主,中国东部近海海域则受陆源气溶胶影响较大,K~+、Ca~(2+)及二次气溶胶含量明显高于西北太平洋;此外,中国东部近海海域气溶胶中MSA含量平均值高于西北太平洋.本研究还估算了NH~+_4、NO~-_3、SO~(2-)_4在两个海域的干沉降通量,中国东部近海营养盐气溶胶干沉降通量远大于西北太平洋,营养盐的输入有利于海洋初级生产力的提高,也会促进生物来源气溶胶的产生.     

利用走航式数据对南大洋大气CO2廓线遥感反演

利用中国第24次南极考察期间获取的南大洋上空走航式大气CO₂数据和大气红外探测器(AIRS)探测的辐射率, 进行基于纬度分类下的统计回归, 其结果作为物理反演的初始猜测场。通过逐线积分辐射传输模式, 利用AMSU大气温度廓线和AIRS中13个通道的辐射测值反演南大洋上空的大气CO₂浓度廓线, 与WDCGG提供的固定站点下的大气CO₂浓度进行比较, 反演精度随纬度的变化而变化, 从低纬到高纬相对误差分别为0.31%、1.17%、2.63%。与同期国外卫星产品CO₂/AIRS比较, 相对误差为1.11%、1.07%。     

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．     

北冰洋CH_4研究进展

甲烷(CH4)是一种重要的温室气体,工业革命以来,大气中CH4浓度已增长了2~3倍。北冰洋沿岸冻土地带和冰川地质区域下埋藏了巨量的CH4储量,在全球气候变化背景下,北冰洋快速增长的CH4释放通量和可能产生的后果引起了人们的广泛关注。综述了北冰洋CH4的研究现状,着重介绍了北冰洋CH4的分布特征、通量及其生物地球化学行为,最后探讨了该研究领域中存在的问题。     

楚科奇海陆架重金属沉积研究

采用Pb-Po法测定了楚科奇海陆架沉积物中210Pb的垂直剖面.应用双层模型研究210Pb分布,得到沉积速率(S)为0.145cm/a,沉积物堆积通量(FM)为78mg/(cm2·a),过剩210Pbex的沉积通量为6×10-3Bq/(cm2·a)[即0.36dpm/(cm2·a)].用中子活化分析方法和火焰原子吸收法分析测定了沉积物岩芯12个层段的重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Fe、Mn和V的含量,发现各层段之间重金属含量没有显著的区别.将本次分析结果和北冰洋其他一些陆架区的研究结果及页岩标准值相比较,发现楚科奇海沉积物中大部分重金属含量都相对较低.基于此可以推断,楚科奇海沉积物中重金属是源于地球化学过程的作用,没有表现出受到明显的人为重金属污染影响.     

LONG-DISTANCE ATMOSPHERIC TRANSPORT OF DUST FROM CHINESE DESERT TO THE NORTH PACIFIC

The Chinese desert is one of the major sources of atmospheric mineral dust transported for a long distance to the North Pacific by the atmospheric circulation. The characteristic of the aerosol in the North Pacific is smilar to that of the aerosol in North China with a considerable concentration of mineral in spring due to the large-scale dust storm occurring in North China. The study of isotope tracer indicates that the concentration of Al is significantly related to 210Pb, suggesting that the mineral aerosol in the North Pacific may origir ate from the desert in Northwest China by using air mass trajectory analysis. About 6-12×106 tons of Chinese desert mineral dust per year would be transported to the North Pacific.     

台湾海峡西部海域大气中金属的特征Ⅰ.金属的浓度和粒度分布

1991～1993年,收集了台湾海峡西部海域上空大气中的181个颗粒样品和2个颗粒分级样品．采用原子分光光度法分析了其中的颗粒金属Al、Fe、Cu、Pb、Cd和Na．台湾海峡西部海域大气中颗粒金属Fe、Cu、Pb、Cd的含量明显低于大陆城市大气中的含量．大气颗粒物中Al、Cu和Pb显示了明显的年变化．Al、Fe、Cu、Pb和Cd表现出明显的季节变化,于季大于湿季,影响大气颗粒金属元素浓度季节变化的主要因素是雨水的冲刷作用和季风．大气中颗粒Fe的粒径分布呈现双峰,Al主要分布在小于2．1μm粒径上,Na主要分布在小于等于3．6μm粒径上,而Cu、Pb和Cd则主要分布在小于等于0．52μm的小颗粒上．     

台湾海峡大气微量金属的化学特征及其入海通量

2006～2007年,利用大容量气溶胶采样器在台湾海峡采集79个大气气溶胶样品．采用ICP—MS分析法测定了样品中Pb、Cu、Cd、V、Zn、Fe和Al等金属元素的含量．分析结果显示,台湾海峡大气微量金属含量呈现出明显的季节变化,对大部分元素而言,含量最低值出现在夏季,而最高值出现在冬季,气溶胶中微量金属的含量变化与海峡的气象条件等因素有关．通过富集因子、相关性分析和因子分析,对微量金属的来源进行了判别．台湾海峡大气微量金属的来源特征为：Cu、Pb、Cd、V主要来自污染源,而Al、Fe、Zn则主要来自地壳源．比较和分析了台湾海峡海域微量金属的大气与河流输入,Cu和Zn的大气输入低于九龙江和闽江的输入,而Pb、Cd的大气输入则超过了这2条河流的输入．