海洋中的顆粒有機(jī)碳(POC)作為碳循環(huán)的重要組成部分,可以用來估計(jì)海洋初級生產(chǎn)力水平。本研究主要包括兩個方面,一是通過觀測資料分析海洋中POC的來源、轉(zhuǎn)化及其垂直通量的季節(jié)和年際變化,二是使用中國科學(xué)院大氣物理研究所的海洋生物地球化學(xué)環(huán)流模式(IAP-OBGCM)研究顆粒有機(jī)碳在海洋中的垂直輸送過程。 通過對全球環(huán)流模式LICOM運(yùn)行,得出一個相對穩(wěn)定的環(huán)流結(jié)構(gòu),結(jié)合WOA09的溫鹽資料,分析了海洋環(huán)流的基本特征以及各大主要水團(tuán)的形成情況。在穩(wěn)態(tài)環(huán)流模式的基礎(chǔ)上,加入氚作為被動示蹤物,研究了該海洋模式的模擬性能。研究結(jié)果表明,我們的模式很好地模擬出了氚的海表分布、水柱總量、經(jīng)向分布以及次表層的高值信號,主要不足在于模擬的氚向深層的穿透不夠,特別在全球的兩個副熱帶地區(qū)表現(xiàn)尤為明顯。氚輸入函數(shù)的不確定性和模式物理場描述的不足可能是造成誤差的主要原因。模擬氚在等密度面上高低緯的側(cè)向通風(fēng)明顯,很好地再現(xiàn)了氚從中高緯的海表進(jìn)入,沿等密度面向低緯的次表層輸送,又經(jīng)大洋環(huán)流和擴(kuò)散分別向南半球和高緯輸送的過程。 在對北大西洋百慕大海區(qū)的顆粒有機(jī)碳通量的觀測資料分析后發(fā)現(xiàn)：生物活動決定了海洋POC通量的大小,POC通量的大小與葉綠素a濃度呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān),與浮游動物的活動呈現(xiàn)出較弱的正相關(guān)。POC通量受葉綠素a和浮游動物的影響,隨季節(jié)的變化特征也很明顯,均體現(xiàn)出春夏兩季較高,秋冬兩季較低的現(xiàn)象,一定程度上反映了生物活動的繁殖周期,體現(xiàn)了生物活動作用對POC通量的貢獻(xiàn)。根據(jù)POC在海洋中的垂直分布特點(diǎn),文中擬合了兩種不同的POC礦化廓線,分別為POC礦化過程關(guān)于深度為指數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)相結(jié)合的形式以及e指數(shù)衰減的形式,并且與其他學(xué)者提出的冪函數(shù)的形式進(jìn)行了比較,不同程度上再現(xiàn)了POC由上層海洋逐漸向底部轉(zhuǎn)移輸送的過程。 使用IAP-OBGCM,根據(jù)百慕大海區(qū)的顆粒有機(jī)碳的廓線資料,分別設(shè)計(jì)了五種POC垂直通量的參數(shù)化方案,研究了顆粒有機(jī)碳的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化對海洋內(nèi)部碳循環(huán)的影響。模擬結(jié)果表明,模式成功地模擬了工業(yè)革命前總?cè)芙鉄o機(jī)碳、總堿度、磷酸鹽等在海洋中的地理分布特征。從五種顆粒有機(jī)碳垂直輸送的參數(shù)化方案的模擬結(jié)果看出,增加顆粒有機(jī)碳的含量可以明顯地增加總無機(jī)碳在真光層以下的含量,但對磷酸鹽的再分布影響不大。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：P734
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 全球海洋碳循環(huán)
        1.2.1 海洋環(huán)流模式進(jìn)展
        1.2.2 示蹤物檢驗(yàn)
        1.2.3 海洋碳循環(huán)模式進(jìn)展
        1.2.4 顆粒有機(jī)碳研究進(jìn)展
    1.3 研究目的和方法
第二章 全球海洋環(huán)流模式穩(wěn)態(tài)物理場及被動示蹤物檢驗(yàn)
    2.1 模式簡介與設(shè)計(jì)
    2.2 物理場結(jié)果分析
    2.3 全球海洋氚的吸收與輸送
        2.3.1 全球氚的分布特征
        2.3.2 氚的垂直穿透特征
        2.3.3 全球氚的存儲
        2.3.4 全球氚的輸送與轉(zhuǎn)移
    2.4 小結(jié)
第三章 百慕大海區(qū)顆粒有機(jī)碳輸出通量的時空變化特征
    3.1 資料介紹
    3.2 結(jié)果及討論
        3.2.1 POC通量與生物活動的關(guān)系
        3.2.2 POC通量的年際變化
        3.2.3 POC通量的季節(jié)變化
        3.2.4 POC通量曲線擬合
    3.3 小結(jié)
第四章 全球海洋顆粒有機(jī)碳的垂直輸送及其參數(shù)化方案
    4.1 簡單生物化學(xué)過程模式的介紹
        4.1.1 海氣交換過程
        4.1.2 生物化學(xué)過程
        4.1.3 顆粒有機(jī)碳循環(huán)
    4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    4.3 模擬結(jié)果分析
        4.3.1 總堿度
        4.3.2 總?cè)芙鉄o機(jī)碳
        4.3.3 磷酸鹽
        4.3.4 敏感性實(shí)驗(yàn)
    4.4 小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 討論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡介

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本文編號：2866859