【摘要】：海洋作為全球最主要的碳庫，在控制大氣CO_2濃度、減緩溫室效應(yīng)以及調(diào)節(jié)氣候變化方面起著重要的作用。西北太平洋海域，既有廣泛的大陸架，又包含深水海盆區(qū)，是我們關(guān)注的重點海域。因此，準(zhǔn)確定量地研究西北太平洋的海洋碳源匯分布格局、海氣CO_2通量變化特征與影響機制，對我國近海海洋環(huán)境的監(jiān)控和保護(hù)、海洋環(huán)境災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)以及應(yīng)對全球氣候變化的響應(yīng)與反饋等方面都具有重要的作用。 本文以區(qū)域海洋模型系統(tǒng)Regional Ocean Modeling System (ROMS)為水動力模型為物理要素背景場，結(jié)合西北太平洋，尤其是我國近海海洋環(huán)境特征，依據(jù)Bio_Fennel、Liu_NPZD（Nitrate Phytoplankton ZooplanktonDetritus）、和NEMURO（North Pacific Ecosystem Model for UnderstandingRegional Oceanography）等海洋生態(tài)模型，建立了高分辨率三維水動力-生態(tài)碳循環(huán)數(shù)值模型，對生態(tài)模型參數(shù)在西北太平洋海域的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的敏感性分析，系統(tǒng)研究了西北太平洋生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)要素時空分布特征，并著重分析了1982~2005年，海水表面CO_2分壓（pCO_2~sea）和海氣CO_2通量的季節(jié)和年際變化特征，得到的幾個主要研究結(jié)論有： （1）通過參數(shù)敏感性分析，得出4個對浮游植物的最敏感生態(tài)參數(shù)，分別為浮游動物的吸收率（ZooAE_N），浮游動物的新陳代謝率（ZooBM），浮游動物的最大比生長率（maxZgrow），葉綠素與浮游植物的最大比率（Chl2C_m），敏感性均超過了90%。 （2）通過對1992、1999和2000年提出的三種不同氣體交換速率公式（Kn、Kwm和Kw）分析，發(fā)現(xiàn)氣體交換速率k存在兩個極值區(qū)域，即冬季為黑潮延伸體區(qū)域（33～40oN，140～150oE）和北赤道流區(qū)域（10～20oN，130～135oE），Kn和Kwm幾乎相同且均小于Kw；夏季為黑潮逆流區(qū)域（20～30oN，130～140oE）和北赤道逆流區(qū)域（5～15oN，130～135oE），Kw和Kn幾乎一致且均大于Kwm。 （3）pCO_2~sea全年區(qū)域平均范圍為350~420μatm。1982年1月~2005年1月pCO_2~sea從344逐年增長至375μatm，增長率速率為1.11μatmyr~(-1)；而pH從8.108逐年減小至8.088，顯示了海水酸化現(xiàn)象，酸化率速率為-0.001yr~(-1)。pCO_2~sea與SST呈正相關(guān)，，與Chl-a呈負(fù)相關(guān)，生物活動為主要控制因素，溫度次之。 （4）海氣CO_2通量全年區(qū)域平均范圍為-1.25~1.52molm~(-2)yr~(-1)，冬季最大，夏季最小。1982~2005年年際變化范圍為-0.13~0.31mol m~(-2)yr~(-1)，且與ENSO存在顯著的關(guān)系（1997年為-0.032molm~(-2)yr~(-1)），平均值為0.12molm~(-2)yr~(-1)，即海洋每年吸收大氣中碳的量為0.297Pg-C，因此，西北太平洋主要表現(xiàn)為大氣CO_2的匯 （5）137oE斷面上SST、pCO_2~sea、海氣CO_2通量和Chl-a變化范圍分別為：19~29.1℃，334.07~611.98μatm，-3.95~2.51mol m~(-2)yr~(-1)，0.28~0.59mgm~(-3)。3~35oN，海氣CO_2通量在從南至北呈現(xiàn)明顯區(qū)域分布特征，即“源-匯-源-匯”。11oN碳源最強（-3.95mol m~(-2)yr~(-1)）；25oN轉(zhuǎn)變?yōu)樘紖R；31oN碳匯達(dá)次高峰（2.45mol m~(-2)yr~(-1)）；33oN局部區(qū)域轉(zhuǎn)為碳源（-0.15mol m~(-2)yr~(-1)）；35oN碳匯最強（2.51mol m~(-2)yr~(-1)）。
【圖文】：

1.1 研究背景大氣中 CO2濃度快速增長導(dǎo)致全球氣候變化、環(huán)境問題、海平面上升以及海水酸化等問題越來越嚴(yán)重。自工業(yè)革命以來，大氣中 CO2濃度增長了約 38%。據(jù)最新 NOAA 數(shù)據(jù)，至 2013 年 3 月止，大氣 CO2濃度已經(jīng)達(dá)到 397.34μatm（圖 1-1）。IPCC 在 2001 年發(fā)布了第三次評估報告（Houghtoet al.，2001），指出過去 42 萬年中，大氣 CO2濃度從未超過目前大氣 CO濃度，20 世紀(jì)中大氣 CO2濃度增加量前所未有，估計到 21 世紀(jì)中葉，大氣 CO2濃度將是工業(yè)革命前 2 倍。IPCC 第四次報告（Alley et al., 2007）也進(jìn)一步指出全球氣候變化的嚴(yán)重性，并強調(diào)研究全球碳循環(huán)及其與氣候變化相互作用的重要性。

圖 1-2 2000 年全球各海域海氣 CO2通量（Takahashi et al., 2009）業(yè)革命至今，人類通過燃燒化石燃料、砍伐森林以及水泥生的 CO2中約 48%被海洋吸收。Takahashi et al.（2009）表明目O2以 1.6±0.9PgC yr-1速率增加（1Pg= 1015g）。同時，研究表明 海洋吸收大氣 CO2能力正在衰減（Sarmiento et al., 2010），但 CO2的匯，在減緩大氣 CO2濃度繼續(xù)增加過程中起著重要的全球氣候變化的“緩沖器”。架海域受人類活動、河流排放的豐富營養(yǎng)物質(zhì)、上升流及物，雖然在全球海洋面積中只占有 8%，但是在全球海域范圍內(nèi)的比例達(dá) 30%，而海洋生態(tài)系統(tǒng)對海洋碳循環(huán)起著重要的影響003）。因此，大陸架海域的碳循環(huán)在全球海洋碳循環(huán)過程中扮然而，受觀測資料限制，以及缺乏對全球和區(qū)域海洋生態(tài)系
【學(xué)位授予單位】：國家海洋環(huán)境預(yù)報研究中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P731.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2684117