夏季渤海海—气界面CO2通量及主要影响机制分析

论文摘要

本文通过2006年8月对渤海的大面调查和2005年7月对莱州湾的调查,结合水文、化学、生物等要素的同步观测资料,给出夏季渤海pCO2的分布特征,研究了控制表层海水CO2源/汇过程的主要影响因素及渤海海域海-气界面CO2通量。同时,为更好地了解河流输入对渤海碳输运的影响,选择输入渤海径流量最大的黄河作为代表,于2006年6月,在其径流量和含沙量最高的调水调沙时期在利津站进行连续观测,对2006年调水调沙期间黄河pCO2主要影响因素进行分析,给出了黄河各碳参数对渤海的入海通量并估算了调水调沙期间输入渤海碳通量占全年的比重,得到的主要结论如下:1、调水调沙期间利津站水体pCO2的平均值是1570μatm,明显高于其他月份的pCO2的平均值,2006年调水调沙期间利津站黄河水体pCO2与DIC呈良好的正相关,同时,生物活动对水体pCO2的分布影响较弱,特别是在前期,表明水体pCO2主要受碳酸盐体系的控制,由于黄河的高泥沙含量而产生的高DIC值,通过碳酸盐体系平衡,导致了高的pCO2。在调水调沙后期,生物耗氧呼吸作用逐渐显现,但是其还不能构成主要控制因素,同时叶绿素所产生的光合作用也对pCO2的分布起到了重要影响,使pCO2在分布上表现出了明显的下降趋势。2、2006年黄河调水调沙期间,利津断面入海DIC、PIC、DOC、POC通量分别约为1.38×105tC、1.87×105tC、1.05×104tC、4.93×104tC。以非调水调沙期间连续站测得值为代表,估算得非调水调沙期间,入海DIC、PIC、DOC、POC碳通量分别约为4.93×105tC、8.28×105tC、3.42×104tC、5.25×104tC。调水调沙期间DIC、PIC、DOC、POC的输运通量占全年的比重分别为21.9%、69.3%、23.5%、48.4%,以DIC、DOC、POC计算的碳输运的总通量占全年总碳输运通量的25.4%,可见,调水调沙过程在全年黄河入渤海碳输运的影响中占有重要地位。3、夏季渤海水-气界面pCO2在313-1118μatm之间,平均值为537μatm,在渤海中西部沿岸区域（119°E-120.5°E,38.5°N-40°N）和辽东湾外东部沿岸（120.7°E-121.2°E,39.9°N-40.1°N）存在大气CO2的汇区,其面积大约占渤海面积的1/5,而渤海整体表现为大气CO2的源。4、渤海pCO2的分布主要受到两个因素的影响:高碳酸盐的河流的输入和沿岸区域高初级生产力的影响。其中,高碳酸盐河流的输入,特别是黄河输入,会增加水体中溶解无机碳（DIC）的浓度,进而提高水-气界面的pCO2,使其表现为大气CO2的源;同时,渤海西部和辽东湾口部分区域,由于水质清洁,透明度高,会刺激初级生产力,从而浮游生物通过光合作用吸收CO2的能力就会增强,从而形成大气CO2的汇。温度并不是渤海pCO2源汇格局的主要控制因素,但其对pCO2的分布有影响,且在汇区,由于生物活动强烈而产生对pCO2影响,使得温度对pCO2的影响不如源区显著。5、源区中高碳酸盐河流的输入,特别是受黄河冲淡水输入影响的区域,PIC、DIC表现出高值,并通过碳酸盐平衡体系支持了pCO2的高值,使DIC与pCO2的分布表现出相似性,对于碳酸盐含量较高的水体,[HCO3-]的增加和减少能影响到pH,高碳酸盐含量的黄河输入,使黄河口外形成pH的低值区。汇区中存在高的浮游生物含量,海水中的浮游生物是颗粒有机碳的重要来源,汇区中高的POC含量可能与之有关。同时,浮游生物的光合作用会将无机碳转化为有机碳,吸收二氧化碳,使pCO2降低,DIC的浓度降低,进而会改变碳酸盐体系平衡,使H+浓度降低,pH升高,所以在pCO2的汇区形成了pH的高值。6、用实测法和网格法估算所得夏季渤海海-气界面CO2的通量的平均值为123.5×104tC,从源区和汇区的通量比较来看,夏季渤海虽然有汇区存在,但与源区相比,其在量值上相对较小,所以夏季渤海在整体上是向大气释放CO2的一个源区。在盐度小于31的区域,由于受到黄河冲淡水的影响,其成为一个强源区,无论是实测法还是网格法,其释放的CO2通量都远高于盐度大于31的区域,体现了黄河输入对整个渤海海-气界面CO2通量源强的重要影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1. 文献综述
• 1.1 陆架边缘海碳循环的研究现状
• 1.1.1 陆架边缘海对全球碳循环的可能贡献
• 2及海-气界面CO₂ 通量研究'>1.1.2 陆架边缘海实测pCO₂及海-气界面CO₂通量研究
• 1.1.3 河流输入对边缘海碳分布的影响
• 1.2 研究区域概况
• 1.2.1 渤海概况:
• 1.2.2 黄河等淡水输入对渤海生态系统的影响
• 1.3 本文立项依据及研究思路
• 2. 站位布设及实验方法
• 2.1 站位描述
• 2.2 实验方法
• 2 的实验方法'>2.2.1 pCO₂的实验方法
• 2.2.2 DIC、PIC、DOC、POC、TSS 的采样与分析方法
• 2.2.3 其它参数的采样与分析方法
• 3. 2006 年黄河调水调沙入渤海碳的输运特征
• 3.1 2006 年调水调沙期间流量及含沙量的变化
• 3.2 2006 年调水调沙期间碳各形态的分布特征
• 2 的分布特征'>3.2.1 pCO₂的分布特征
• 3.2.2 溶解态碳的分布
• 3.2.3 颗粒态碳的分布
• 3.2.4 其它相关参数的变化趋势
• 3.3 调水调沙期间颗粒态碳与悬浮物之间的关系
• 2 变化的影响机制'>3.4 调水调沙期间PCO₂变化的影响机制
• 2 分布的影响'>3.4.1 碳酸盐平衡体系对pCO₂分布的影响
• 2 的影响'>3.4.2 生物效应对pCO₂的影响
• 3.5 调水调沙期间碳各形态的输运通量
• 2 比较'>3.5.1 调水调沙期间与非调水调沙期间两个连续站的pCO₂比较
• 2 通量'>3.5.2 水-气界面CO₂通量
• 3.5.3 水体碳酸盐各分量在利津断面的通量
• 2 系统各分量及相关参数的分布及变化趋势'>4. 夏季渤海CO₂系统各分量及相关参数的分布及变化趋势
• 4.1 夏季渤海的盐度和温度
• 2 的分布及特征'>4.2 表层海水PCO₂的分布及特征
• 4.3 溶解无机碳（DIC）的分布
• 4.4 溶解有机碳（DOC）的分布
• 4.5 总悬浮物（TSS）的分布
• 4.6 颗粒无机碳（PIC）的分布
• 4.7 颗粒有机碳（POC）的分布
• 4.8 夏季渤海的 pH 值
• 2 分布的机制分析及其水-气界面通量'>5. 影响夏季渤海PCO₂分布的机制分析及其水-气界面通量
• 2 与盐度、温度之间的关系'>5.1 PCO₂与盐度、温度之间的关系
• 2 的影响'>5.2 溶解无机碳（DIC）对渤海表层PCO₂的影响
• 2 与叶绿素A 的关系'>5.3 渤海表层PCO₂ 与叶绿素A 的关系
• 2 与DO 的关系'>5.4 渤海表层PCO₂ 与DO 的关系
• 2 与PH 的关系'>5.5 渤海表层PCO₂ 与PH 的关系
• 5.6 颗粒无机碳和颗粒有机碳与TSS 的关系
• 2 通量'>5.7 夏季渤海水-气界面CO₂通量
• 6. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士学习期间发表论文情况