【摘要】：北冰洋碳循環(huán)是全球氣候變化研究中的核心問(wèn)題,海-氣界面二氧化碳(CO_2)交換、真光層顆粒有機(jī)碳(POC)輸出及有機(jī)碳沉積是北冰洋碳循環(huán)中的關(guān)鍵過(guò)程。定量估算和測(cè)定上述過(guò)程中碳元素的吸收、轉(zhuǎn)移、埋藏速率在全球碳循環(huán)及全球氣候變化研究中有重要意義。 本研究利用海-氣CO_2分壓差法、(234)~Th-(238)~U不平衡法和210Pb定年法,分別研究夏季西北冰洋海-氣界面CO_2交換通量、真光層POC輸出通量和有機(jī)碳沉積通量等三個(gè)界面的碳通量。通過(guò)估算及測(cè)定它們的大小并分析它們之間的聯(lián)系,評(píng)估北冰洋碳循環(huán)效率和碳匯效應(yīng),有助于加強(qiáng)認(rèn)識(shí)北冰洋碳循環(huán)過(guò)程在全球氣候變化背景下的現(xiàn)狀和反饋?zhàn)饔谩?考察區(qū)域內(nèi),海-氣CO_2分壓差的變化范圍為-256.3~10.7μatm,平均值為-92.9±60.6μatm,在海盆區(qū)主要受物理因素控制,而在陸架區(qū)和低緯海盆區(qū)受生物因素影響較明顯。經(jīng)海冰覆蓋率校正后的平均風(fēng)速海-氣界面CO_2交換通量平均值為-7.0±6.7 mmol C/m~2/d。 考察區(qū)域內(nèi)上層水柱中(234)~Th與(238)~U的比活度比值平均值為0.86±0.34,陸架區(qū)出現(xiàn)明顯的(234)~Th虧損,而在海盆冰緣區(qū)受融冰顆粒物釋放作用影響出現(xiàn)(234)~Th過(guò)剩現(xiàn)象。真光層POC輸出通量變化范圍為1.8~79.2 mmol C/m~2/d,平均值為24.9±23.3 mmol C/m~2/d,且在夏季末期仍保持較高的POC輸出通量。ThE比值為21 %,表明北冰洋陸架有著較高的生物泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率。 楚科奇海陸架北部的沉積速率為0.6 mm/a,表觀(guān)沉積質(zhì)量通量為0.72 kg/m~2/a,有機(jī)碳沉積通量為517 mmol C/m~2/a,表明考察區(qū)域有著很高的有機(jī)碳埋藏效率。 綜合三界面的碳通量,可知從大氣進(jìn)入楚科奇海陸架區(qū)表層海水中的CO_2基本全部通過(guò)生物泵作用被轉(zhuǎn)化為顆粒有機(jī)碳并輸送至深層水體,其中有29 %以有機(jī)碳的形式被永久封存于沉積物中,三界面碳通量之比為1:2:0.6。 楚科奇海短期碳匯效應(yīng)為10.0±3.4 T g C/a,中長(zhǎng)期碳匯效應(yīng)為11.6±9.0 T g C/a,最終碳匯凈效應(yīng)為3.4 T g C/a,分別約占全球海洋每年碳匯效應(yīng)總量、海洋真光層輸出POC總量和海洋有機(jī)碳沉積總量的0.5~0.7 %,0.3 %和2.1 %。
【圖文】：

組；在20個(gè)CTD采水站位進(jìn)行海水樣品的采集，其中包括4個(gè)重復(fù)觀(guān)測(cè)站位；在R17站（168°08.73′W, 75°00.09′N(xiāo)）進(jìn)行沉積物柱狀樣品采集。具體走航采樣點(diǎn)及站位采樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖2.1，海水采樣站位及沉積物采樣站位的詳細(xì)信息分別見(jiàn)表2.1和表2.2。(a) 海-氣 CO2分壓差走航采樣站位 (b) 海水樣品及沉積物樣品采集站位圖2.1 走航采樣點(diǎn)及站位采樣點(diǎn)分布圖（(b)中，圓點(diǎn)代表海水樣品采集站位，三角形代表沉積物采集站位）相關(guān)博士學(xué)位論文 2011年 第08期 基礎(chǔ)科學(xué)輯 A010-15-20

面的平均SST比8月明顯升高。(a) (7.30~9.5) (b) (9.6~9.11)圖3.1 表層海水溫度（℃）分布考察區(qū)域的表層海水鹽度（SSS）的分布如圖3.2所示，其中圖3.2(a)、(b)分別為2008年7月30日~9月5日和9月6日~11日獲得的數(shù)據(jù)。整個(gè)考察區(qū)域內(nèi)，SSS的范圍為23.0~32.4，平均值為27.6±2.2。最高值位于白令海峽口北側(cè)，與該區(qū)域具有較高的水溫類(lèi)似，此處較高的鹽度同樣是由白令海入流水影響而造成的。最低值位于72~76 °N之間的加拿大海盆，，從該區(qū)域高溫低鹽的特征可以看出，這是一個(gè)暖水海冰邊緣區(qū)，外部暖水?dāng)y帶的熱量加速了海冰的融化。8月和9月兩次在179 °W重復(fù)斷面（R斷面）測(cè)量到的SSS范圍分別為26.1~32.4和25.7~32.1
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：P734.22

【參考文獻(xiàn)】

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1 魯中明;戴民漢;;海氣CO_2通量與渦動(dòng)相關(guān)法應(yīng)用研究進(jìn)展[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2006年10期

2 高眾勇;陳立奇;;全球變化中的北極碳匯:現(xiàn)狀與未來(lái)[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2007年08期

3 陳立奇;;極區(qū)海洋碳池變化性和脆弱性及其探測(cè)工程技術(shù)[J];中國(guó)工程科學(xué);2009年10期

4 陳立奇;楊緒林;張遠(yuǎn)輝;李偉;林奇;林紅梅;許蘇清;詹建瓊;;海洋-大氣二氧化碳通量的觀(guān)測(cè)技術(shù)[J];海洋技術(shù);2008年04期

5 王偉強(qiáng),黃宣寶,楊緒林,陳立奇;北冰洋考察區(qū)海-氣CO_2的分布特征和通量研究[J];中國(guó)科學(xué)(D輯:地球科學(xué));2003年02期

6 陳立奇,高眾勇,王偉強(qiáng),楊緒林;白令海盆pCO_2分布特征及其對(duì)北極碳匯的影響[J];中國(guó)科學(xué)(D輯:地球科學(xué));2003年08期

7 馬豪;曾志;何建華;尹明端;陳立奇;曾實(shí);;Preliminary study on particulate organic carbon export fluxes in the Bering Sea[J];Chinese Journal of Polar Science;2009年01期

8 陳立奇,趙進(jìn)平,卞林根,陳波,陳敏,高愛(ài)國(guó),高眾勇;影響北極地區(qū)迅速變化的一些關(guān)鍵過(guò)程研究[J];極地研究;2003年04期

9 陳建芳,張海生,金海燕,金明明,劉子琳;北極陸架沉積碳埋藏及其在全球碳循環(huán)中的作用[J];極地研究;2004年03期

10 許蘇清;陳立奇;;利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)估算南大洋海-氣CO_2通量的展望[J];極地研究;2007年02期

本文編號(hào)：2670238