冬季北黄海表层海水pCO2分布及其控制机制探讨

论文摘要

1陆架边缘海由于其特殊的地理构造且紧邻陆地、受到人类活动的影响,其CO2的源/汇机制较为复杂。成为各国学者研究的焦点。然而对于中国海区碳循环及碳源/汇机制的研究仍比较薄弱。本文依据2007年1月的北黄海冬季航次调查资料以及现场实测的pCO2数据,分析了表层海水pCO2的分布特征及变化规律,并结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料,对影响该海域pCO2分布的因素进行了探讨。2本次调查pCO2测值在203μatm到683μatm之间,平均值为408μatm。最低值出现在鸭绿江口附近,并沿着辽东半岛南岸向海区中部逐渐升高,呈现明显的梯形分布,以380μatm的等值线为界（大气pCO2约为380μatm）形成了冬季北黄海表层海水最大的CO2汇区。在山东半岛以北沿岸区域情况较为复杂:以122oE为界将这一区域划分为两部分,122oE以西区域测得本航次最高值,为大气中CO2的一个强源区（最高值达到683μatm;）;而在122oE以东分布着一块面积不大的弱汇（最低测值为335μatm）。北黄海中部pCO2分布较为均匀,等值线自东南向西北成舌状延伸,直至渤海海峡,但始终大于380μatm。3海水pCO2的影响因素比较复杂,区域差异明显。但海水pCO2归根到底是海水碳酸盐平衡体系的产物,因而首先是水温、盐度、DIC、碱度的函数。北黄海大部分水域pCO2与温度、盐度均表现出良好的正相关性。pCO2与温度:pCO2=26.895T+179.86,R2=0.6775;与盐度:pCO2=79.981S-2164,R2=0.8904。结合水团的分布,分析pCO2与温度、盐度具有良好正相关性的原因,一是在辽南沿岸受到近岸河流输送的影响,具有低温、低盐的冲淡水特征,随着离岸距离的增大,淡咸水混合加剧,海水的控制作用越来越明显,因此pCO2表现出淡水端低、而海水端高的分布趋势。二是来自黄海南部以高温、高盐为特征的黄海暖流水北上和混合过程中,温、盐逐渐减小,pCO2逐渐降低。这体现出冬季黄海暖流的增强,及其对北黄海大部分水域的物理水文、化学、生物等水体性质的控制。4冬季北黄海表层海水二氧化碳与碳酸盐各系统参数均有良好的线性关系:其中pCO2与pH呈良好的负相关性,相关系数为0.7725;pCO2与Alk和DIC线性正相关,相关系数分别为0.4823、0.7656。说明北黄海1月份大部分海区表层海水二氧化碳分布受到了碳酸盐体系的控制。而山东半岛以北沿岸的高浑浊度区域水体性质具有特殊性,较高的表层海水pCO2受控于高的DIC浓度以及陆岸的影响。5除去鲁北沿岸pCO2的高值区,pCO2与叶绿素a具有很好的负相关性,y=-103.49x+425.4（R2=0.8282,n=33）。这说明生物活动对冬季北黄海pCO2的分布具有重要影响,特别是在辽南沿岸流及其影响区域,淡水输送提供了丰富的营养物质,以chl-a为表征的生物活动对表层海水pCO2的控制作用更为明显,我们对pCO2与chl-a作相关性分析得到:y=-88.284x+399.83 R2=0.8824。6采用现场风速及月份平均风速利用Wanninkhof （1992）模式计算了北黄海冬季CO2通量,冬季北黄海是大气CO2的源区,可向大气排放4.11×104tC,但源/汇分布极不均匀。其中黄海混合水团影响区域虽然占到调查区域面积的82%但他对源区的贡献只有50.1%。而面积只有0.49×104km2的鲁北沿岸西段对冬季北黄海二氧化碳源的贡献达到了49.4%。分布在黄海北部的辽南沿岸受到生物活动的影响表现为一个强汇区,对整个调查区域汇的贡献约为97.3%。

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摘要

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引言

1 文献综述

1.1 研究背景

2 体系及碳的存在形态'>1.2 海洋中的CO₂体系及碳的存在形态

2 分布的控制因素'>1.3 海水中PCO₂分布的控制因素

1.3.1 温度和盐度

1.3.2 生物活动

1.3.3 海洋环流

1.3.4 河流输入

2 的测定方法'>1.4 海水中PCO₂的测定方法

1.5 陆架边缘海对全球碳循环的可能贡献

2 通量研究的现状'>1.6 中国陆架边缘海海-气界面CO₂通量研究的现状

2 研究海域站位设置及各参数分析方法

2.1 北黄海海域概况

2.2 研究海区水文特征概况

2.3 研究海域站位设置

2.4 实验方法

2、温度、盐度及溶解氧的采样与分析方法'>2.4.1 pCO₂、温度、盐度及溶解氧的采样与分析方法

2.4.2 其它参数的采样与分析方法

3 冬季北黄海碳酸盐体系各分量的分布

2 分布'>3.1 冬季北黄海表层海水PCO₂分布

3.2 海水温盐分布

3.2.1 各层温盐分布

3.2.2 B1 断面和 C5 断面温盐分布

3.3 冬季北黄海TSS 分布特征

3.4 北黄海 pH 空间变化规律

3.5 北黄海各层DIC 空间分布

3.6 北黄海各层碱度分布特征

3.7 北黄海各层有机碳空间分布特征

2 与相关参数的关系'>4 冬季北黄海水-气界面PCO₂与相关参数的关系

2 分布的控制作用'>4.1 温、盐对表层海水PCO₂分布的控制作用

2 和PH 的关系'>4.2 北黄海表层PCO₂ 和PH 的关系

2 的影响'>4.3 DIC 对北黄海表层PCO₂的影响

2 和ALK 的关系研究'>4.4 北黄海表层PCO₂ 和ALK 的关系研究

4.5 生物活动对冬季北黄海的影响

2 分布的影响'>4.5.1 表层叶绿素a 的分布及生物活动对冬季北黄海表层pCO₂分布的影响

2 分布的关系'>4.5.2 表层DO 的分布及其与冬季北黄海表层pCO₂分布的关系

4.6 本章小结

2 通量'>5 北黄海冬季海-气界面CO₂通量

2 通量的估算方法'>5.1 海-气界面CO₂通量的估算方法

2 通量的计算模式'>5.1.1 海-气界面CO₂通量的计算模式

5.1.2 调查海域海-气界面碳通量的估算方法

2 的分布及冬季北黄海海气界面碳通量'>5.2 ΔPCO₂的分布及冬季北黄海海气界面碳通量

2 源/汇格局及其影响机制'>5.3 北黄海冬季碳CO₂源/汇格局及其影响机制

5.4 本章小结

6 结论

参考文献

致谢

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