南极普里兹湾碳酸盐体系与碳通量研究
在全球变化背景下,极区海洋碳循环受到了很大的影响。普里兹湾是南极大陆沿岸第三大海湾。作为南大洋碳循环研究典型海区,普里兹湾成为中国历次南大洋考察的重点调查区域。海冰过程、生物过程、水文过程等彼此耦合使普里兹湾碳循环复杂多变。2008~2009年和2009~2010年分别进行了第25次和第26次中国南极科学考察,在普里兹湾的观测获得大量珍贵的数据。本文通过对实测的碳酸盐系统参数总碱度(TA)、总溶解无机碳(DIC)、表层海水二氧化碳分压(pCO2)、pH和计算所得的碳循环相关参数海-气CO2通量、净群落生产力(NCP)、缓冲系数(R)的时空变化及各参数影响因素的分析讨论来阐述普里兹湾海区的碳循环控制机制,并对其CO2汇强度和缓冲能力进行了评估。 普里兹湾在2009~2010年夏季是CO2的强汇,海-气CO2通量为-34.5 mmol m-2 d-1。根据表层pCO2分布特征,可以66°S为界分为湾内和湾外,表现为湾内低、湾外高的特征。湾内平均pCO2为220.3μatm,海-气CO2通量为-41.4 mmol m-2 d-1,表现为CO2的强汇；湾外平均pCO2为350.0μatm,海-气CO2通量为-6.1 mmol m-2 d-1,表现为CO2的弱汇。在普里兹湾的走航观测中,pCO2不仅表现出显著的区域差异,而且在不同月份也表现出了显著的季节变化。2009年12月,平均pCO2为220.8μatm,海-气CO2通量为-41.4 mmol m-2 d-1；2010年2月,平均pCO2为273.3μatm,海-气CO2通量为-26.9 mmol m-2 d-1。综合来说,普里兹湾pCO2及碳汇的时空变化显著,CO2的汇强主要由生物生产的强度控制。12月和2月的生物生产的强度差异是碳汇季节性变化的主要原因。在湾内,生物生产吸收了DIC,降低了pCO2,增强了海-气CO2通量；湾外,生物生产减弱,水文过程成为pCO2的主要控制因素,高CO2的次表层水涌升至表层后向两侧辐散,影响了附近水域的碳循环特征。 在湾中部73°E 附近,湾内外的碳循环特征明显,具有很强的代表性。2009年12月沿73°E进行了走航观测,pCO2的变化趋势为：陆架区(67.5°S以南, 162.2μatm)<陆坡区(67.5~66°S,240.2μatm)<AD(南极辐散带)南部(66-64.5°S,353.5μatm)≈AD北部(64-62°S,351.0μatm)<AD中心(64.5-64°S,369.4μatm)；海-气CO2通量强度的区域变化为：陆架区(67.5°S以南,-54.5 mmol m-2 d-1)>陆坡区(67.5~66°S,-34.2 mmol m-2 d-1)>AD南部(66-64.5°S,-4.8 mmol m-2 d-1)≈AD北部(64-62°S,-5.4 mmol m-2 d-1)>AD中心(64.5-64°S,-0.6 mmol m-2 d-1)。 在2009~2010年夏季,普里兹湾表层pH平均值为7.978,远低于全球大洋平均值,表层pH的区域变化为：陆架区>陆坡区>湾外深水区；R50(上层水柱50 m以浅缓冲系数平均值)的平均值为19.2,远高于南大洋季节性海冰区的平均值；R50的区域变化：陆架区<陆坡区<湾外深水区。
普里兹湾;海-气CO2通量;碳酸盐体系;净群落生产力;缓冲能力
国家海洋局第三海洋研究所
硕士
海洋化学
高众勇
2013
中文
2014-07-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）