近日，中山大学/南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）教授杨清华团队基于我国第37次南极科考雪龙2号船载走航式涡动相关系统观测数据，揭示了海冰如何影响南大洋海冰边缘区海域与大气之间的甲烷（CH4）交换。相关成果发表于《地球物理研究通讯》。
全球海洋每年向大气排放9-22 Tg 甲烷，但这个数量很难精确计算，尤其是在极区海洋。目前，极区海洋甲烷排放估算主要依据在中纬度开阔海洋中开发的整体法，该方法在极地海冰边缘区（MIZ）具有不确定性。
“海冰通常被当作阻碍气体交换的屏障，过去的研究认为气体传输速度与海冰密集度（SIC）呈负线性关系，即海冰越密集、气体交换速度就越慢，但是，越来越多的现场观测和模拟研究表明，这种关系并不总是成立的，有时候表现为促进作用。” 杨清华说。
因此，团队建立并优化发展了一种海-气湍流交换算法体系，为研究海-气湍流交换提供了一种直接测量的技术手段。基于此，研究进一步分析了海冰密集度对与海-气甲烷交换的影响，并评估观测区域对全球海洋甲烷排放的贡献。
他们发现，南大洋的海冰边缘区实际上是在吸收大气中的甲烷，而不是释放甲烷，特别是在海冰密集度低于60%的区域，这种吸收作用尤为明显，可以抵消全球海洋甲烷年排放量的1.21-2.58%。
进一步的分析表明，当海冰密集度在10%到40%之间时，海洋对甲烷的吸收能力最强。杨清华表示，这是因为海冰融化后形成的淡水温度低、盐度小、溶解度大，从而促进了甲烷的吸收。
此外，杨清华教授团队之前还在南海北部海域进行过类似的观测研究，发现宪北海山附近海域由于上升流的影响，会增强该区域的二氧化碳排放。上升流将富含溶解无机碳的深层海水输运到上层海洋，补充并增强了海表二氧化碳分压。此外，上升流将富含营养的深层水带入透光带，增加了叶绿素a的浓度，刺激了生物活动，进一步增强了该区域二氧化碳的排放。
“以上观测研究表明，目前我们对海洋碳汇的基本特征以及相关影响机制还存在许多认识空白，船载走航式涡动相关系统对海气通量观测的直接测量为精确厘清海洋碳汇时空分布格局提供了可能，因此在未来海气相互作用研究领域具有广阔的应用前景。”杨清华指出。（来源：中国科学报 高雅丽）
相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2024GL112073
