作者:温才妃 欧阳桂莲 来源:中国科学报 发布时间:2023/12/7 11:59:37
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全球海洋生物碳泵分布格局获揭示

 

12月7日,厦门大学海洋与地球学院、近海海洋环境科学国家重点实验室教授王为磊联合国内外研究人员在海洋生物碳泵研究领域取得最新进展。相关研究成果发表于《自然》。

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论文内容的可视化展示。课题组供图

该研究利用自主研发的逆向反演模式,推演出全球尺度海洋生物碳泵的分布格局,揭示了平流+扩散输出(包括混合层泵、潜沉泵和溶解有机碳扩散输出等)在全球生物碳泵及深层海洋碳收支中的重要作用,为全球变化背景下海洋碳汇的估算提供了重要参考。

海洋生物泵通过将有机碳从表层输出到中深层海洋,实现对大气二氧化碳的长时间封存,是海洋碳汇过程的重要组成部分。然而,海洋生物碳泵涉及多个复杂过程,且多难以观测和量化。目前,对海洋生物碳泵的直接观测主要利用沉积物采集器,数据极为稀少,而基于地球系统模式和卫星观测的估算则存在较大分歧。因此,对海洋生物碳泵的准确估量是目前气候科学及地球科学研究所面临的重大挑战。

该研究基于自主研发的海洋生物地球化学逆向反演模式,通过将海洋碳、磷和氧元素的循环进行整合,建立了生物碳泵以及营养盐等参数,包括溶解无机磷DIP、溶解无机碳DIC、总碱度ALK、氧气O2和溶解有机碳DOC的反演关系。主要的创新点在于,由水文参数的分布反推生物泵通量,避免了对海洋生物碳泵具体过程的直接模拟。

本研究根据有机物的输出形式将生物碳泵分为平流+扩散碳输出和非平流扩散输出。课题组研究发现,平流+扩散输出在部分区域的贡献率可高于50%。这些区域主要分布在中高纬度海洋,如亚热带的北大西洋和南大西洋、高纬度的北大西洋和南大洋辐合带。研究还发现,如果考虑全路径碳输出,大洋中总碳输出可以满足中深层海洋呼吸作用的碳需求。

研究进一步从碳在海洋中的滞留时间角度,提供了光合作用生成的有机碳和由生物碳泵产生的再生DIC储量对停留时间(τ)的分布函数,首次为生物碳泵提供了时间域视角。

据悉,王为磊为该论文的第一作者及通讯作者,美国加州大学欧文分校教授Fran?ois W. Primeau为共同通讯作者。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06772-4

 
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