南大洋表层海洋和底层大气中N2O的分布特征及其海气交换通量研究

论文摘要

利用执行南极科学考察雪龙船在21和22次南极科考航次中对航线上的大气N2O样品、22航次的海水N2O样品进行采集,并带回陆地实验室进行分析,对N2O在大气和水体中的分布特征进行研究并结合风速、水温盐度等参数对航渡期间的海气通量进行评估,研究结果显示:⑴夏季,21次队和22次队航线所经过区域大气边界层中N2O浓度平均值分别为314.9±1.4ppb和312.6±1.8ppb。在航线经过海区,大气N2O浓度在边界层的随纬度变化分布上相对均匀,在10ppb（310～320ppb）内波动。可以猜测大气中N2O的波动可能与陆源输入,海冰融化和之后生物的作用以及海洋水文结构有关。⑵在22次队航次中,航线上表层海水中N2O浓度呈现南高北低的分布趋势,表层海水最高浓度出现在南大洋62.62°S,浓度值为分别为17.54±0.27nM,最低浓度出现在南海16.72°N,浓度值为5.67±0.17nM。前者约为后者的三倍。在30°S～30°N的纬度范围内,表层N2O浓度有较大的波动,最高值出现在赤道附近和30°S、30°N附近,这可能部分是由于受到近岸高N2O浓度水体影响的结果。南大洋表层水体N2O浓度则存在明显的随纬度变化的规律。所有观测的参数中,SST为表层海水N2O浓度的主控因子。将表层海水N2O浓度换算成pN2O可以观察到,pN2O在整个航迹上则呈现南低北高的分布状态,并且分布曲线存在一定的波动,这些波动可能与海洋的锋面结构存在一定的相对应关系。研究还首次发现在航线上的某些区域,表层海水pN2O与叶绿素的分布呈镜像对应关系。此外,返程航线上表层海水N2O分压和大气N2O分压之间存在一定的耦合,可观察到大气N2O浓度向对应与表层海水pN2O升高或降低的趋势。这一点也证明了大气N2O浓度可能受到海洋来源的影响。⑶在22队航次中,航线经过区域海气通量平均值为2.12±1.14μmol m-2d-1,在整个航段的分布状况如下:南大洋（68～30°S）的范围内,N2O海气通量平均值为1.51±1.22μmol m-2d-1。48～55°S为通量正负值的分界区,在这一纬度范围以南出现通量负值区,以北则基本为正。纬度范围在30°S～30°N的区域海气通量基本为正,通量平均值为3.62±1.03μmol m-2d-1,在30°S、30°N赤道和10°N出现通量高值。根据对通量相关因素的研究可以发现,观测区域的风速是海气通量的主控因素,海气N2O分压差值的正负则决定了这一时期海区的源汇性质。⑷调查期间,普里兹湾为大气N2O的弱汇区。海气通量平均值为-1.70±0.95μmol m-2d-1。海气通量在湾内64°S到湾顶的分布相对均匀。普里兹湾成为大气N2O汇区的原因可能是由于高温低盐的夏季表层水的形成过程中表层海水在海冰融化淡水注入的情况下被稀释,导致N2O的浓度降低。另一方面强烈的层化作用

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 2O 的垂直分布和影响因素'>1.1 海洋中 N₂O 的垂直分布和影响因素
• 2O 的垂直分布'>1.1.1 海洋中N₂O 的垂直分布
• 2O 垂直分布的因素'>1.1.2 影响N₂O 垂直分布的因素
• 2O的产生机制'>1.2 海洋中N₂O的产生机制
• 1.2.1 反硝化作用
• 1.2.2 硝化作用
• 1.2.3 同化还原作用
• 2O 的源汇和通量'>1.3 海洋 N₂O 的源汇和通量
• 2O 的源汇特性'>1.3.1 海洋中N₂O 的源汇特性
• 2O 海气通量的分布及其影响因素'>1.3.2 N₂O 海气通量的分布及其影响因素
• 1.4 小结
• 第二章 研究区域及研究方法
• 2.1 研究区域及其特征
• 2.1.1 研究区域
• 2.1.2 研究区域特征
• 2O 研究意义'>2.2 南大洋 N₂O 研究意义
• 2.2.1 南大洋在全球气候系统中的作用
• 2O 研究的意义'>2.2.2 南大洋海洋大气 N₂O 研究的意义
• 2O 采样分析方法概况'>2.3 N₂O 采样分析方法概况
• 2.3.1 氧化亚氮的分离和检测
• 2.3.2 氧化亚氮的采样和预处理
• 2.4 实验方法
• 2O 大气样品的采集'>2.4.1 现场N₂O 大气样品的采集
• 2.4.2 海水样品采集
• 2.4.3 样品预处理
• 2.5 数据处理
• 2O 分布特征'>第三章 大气 N₂O 分布特征
• 2O 分布特征'>3.1 21 次南极科学考察大气 N₂O 分布特征
• 2O 的浓度分布'>3.1.1 21 次南极考察南大洋大气中N₂O 的浓度分布
• 2O 的分布及影响因素'>3.1.2 南大洋各航段大气N₂O 的分布及影响因素
• 2O 分布特征'>3.2 22 次南极科学考察大气 N₂O 分布特征
• 2O 总体分布状况'>3.2.1 大气 N₂O 总体分布状况
• 2O 浓度的分布和可能影响因素'>3.2.2 各航段大气N₂O 浓度的分布和可能影响因素
• 3.4 小结
• 2O 分布特征及影响因素分析'>第四章 海水中 N₂O 分布特征及影响因素分析
• 2O 浓度分布特征及影响因素'>4.1 航线上表层海水中N₂O 浓度分布特征及影响因素
• 2O 浓度和SST 的关系'>4.1.1 表层海水N₂O 浓度和SST 的关系
• 2O 浓度和表层海水盐度的关系'>4.1.2 表层海水N₂O 浓度和表层海水盐度的关系
• 2O 浓度和风速的关系'>4.1.3 表层海水N₂O 浓度和风速的关系
• 2O 浓度和水文结构的关系'>4.1.4 表层海水N₂O 浓度和水文结构的关系
• 4.1.5 表层海水浓度叶绿素的关系
• 2O 浓度和大气N₂O 浓度的关系'>4.1.6 表层海水N₂O 浓度和大气N₂O 浓度的关系
• 2O 浓度的分布特征及影响因素'>4.2 普里兹湾表层海水N₂O 浓度的分布特征及影响因素
• 2O 浓度的分布与SST 与盐度的关系'>4.2.1 普里兹湾表层海水N₂O 浓度的分布与SST 与盐度的关系
• 2O 浓度的分布与大气N₂O 浓度的分布的关系'>4.2.2 普里兹湾表层海水中N₂O 浓度的分布与大气N₂O 浓度的分布的关系
• 4.3 小结
• 2O 的海气通量评估'>第五章 N₂O 的海气通量评估
• 5.1 海气通量研究概述
• 5.1.1 基本原理
• 5.1.2 实验室方法
• 5.1.3 现场观测
• 5.1.4 影响海气通量的因素
• 5.2 海气通量的计算
• 2O 海气通量研究'>5.3 N₂O 海气通量研究
• 2O 海气通量研究'>5.3.1 雪龙船各航段N₂O 海气通量研究
• 5.3.2 普里兹湾海气通量的研究
• 5.3.3 小结
• 第六章 结语
• 存在问题与不足
• 主要参考文献
• 致谢
• 附录