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    科學技術論文

    海洋大氣化學及其觀測工程技術展望

    中体育比分网 www.372141.live 時間:2019年12月30日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

    摘要:海洋大氣化學是一門海洋化學與大氣化學交叉的新興學科,是研究海洋大氣中化學物種(ChemicalSpecies)含量、遷移變化、來源辨別及海氣交換通量,以及預估人為和自然影響對全球氣候變化和區域海洋生態系統影響的科學。海洋大氣化學的進步也得益于海-氣系統

      摘要:海洋大氣化學是一門海洋化學與大氣化學交叉的新興學科,是研究海洋大氣中化學物種(ChemicalSpecies)含量、遷移變化、來源辨別及海氣交換通量,以及預估人為和自然影響對全球氣候變化和區域海洋生態系統影響的科學。海洋大氣化學的進步也得益于海-氣系統觀測體系建設及其工程技術的創新,其中包括對微量要素的測量、復雜形態的辨別和原位探測等技術的突破。

      我國的海洋大氣化學研究起步于20世紀80年代,通過中國沿海觀察站、近海和大洋走航線和斷面站以及南北極建立考察站等的立體觀測平臺,針對海洋大氣化學關鍵過程即大氣-海洋生物地球化學循環,開展碳、氮、硫、磷、鐵等的遷移變化及其海氣通量的觀測。在碳、氮的海-氣循環及海洋酸化機制,硫的海-氣交換的氣粒轉化及氣候效應等研究領域,取得了一批新的認知和引起國際學界關注的成果,促進了學科進步,建成了一個從近岸、大洋到極區的立體觀測體系。

      關鍵詞:海洋大氣化學;全球變化科學;大氣-海洋生物地球化學;展望

    海洋預報

      20世紀80年代初,全球變化科學(GlobalChangeScience)[1-2]作為應對地球演變進入人類世(Anthropocene)[3-4]的新學科快速興起,主要針對整個地球系統在生物過程影響下,特別是在人類活動干擾下,揭示所發生的和預測將要發生的一系列變化的科學。為此,國際上聯合發動4個全球變化計劃,又稱為地球系統科學伙伴組織(ESSP)[5]:國際地圈生物圈計劃(IGBP:InternationalGeosphere-BiosphereProgramme)、生物多樣性科學集成計劃(DIVERSITAS:anIntegratedProgrammeofBiodiversityScience)、國際全球環境變化的人為因素計劃(IHDP:InternationalHumanDimensionsProgrammeonGlobalEnvironmentalChange)、世界氣候研究計劃(WCRP:WorldClimateResearchProgramme)等。

      4個全球變化計劃目的是了解人類活動對地球圈層、生物多樣性和氣候的影響程度及預測未來的變化,為人類應對全球變化政策和措施提供強有力的科學支撐。為了應對海洋在全球變化的響應與反饋作用的新認知,急需對傳統海洋科學進行整合和多學科的集成。傳統的海洋科學(MarineScience)是一門綜合應用所有科學學科對海洋進行研究的科學;而大氣科學(AtmosphericScience)是研究大氣的各種現象的演變規律,以及如何利用這些規律為人類服務的一門學科。

      在海氣交換(Sea-AirExchange)整合上層海洋和低層大氣作為一個系統的基礎上[6],旨在揭示與氣候變化和海洋環境變化密切相關的化學物種(ChemicalSpecies)的生物地球化學過程,這就需要把海洋化學和大氣化學更加緊密融合,因此海洋大氣化學就應運而生。海洋大氣化學是一門海洋化學與大氣化學交叉的新興學科,是研究海洋大氣中化學物種含量、遷移變化、來源及海氣交換通量,判別和預估人為和自然影響對全球氣候變化和區域海洋生態系統影響的科學[7-8]。

      海洋大氣化學的進步也得益于海-氣系統觀測體系建設及其工程技術的創新,其中包括對微量要素的測量、復雜形態的辨別和原位探測等技術的突破。我國的海洋大氣化學研究起步于20世紀80年代,通過中國沿海觀察站、近海和大洋走航和斷面站以及南北極建立考察站的立體觀測平臺,針對海洋大氣化學關鍵過程即大氣-海洋生物地球化學循環,開展碳、氮、硫、磷、鐵等的遷移變化及其海氣通量的觀測,在碳、氮的海-氣循環及海洋酸化機制,硫的海-氣顆粒交換及氣候效應等研究領域,取得了一批新的認知和引起國際學界關注的成果,促進了學科進步,建成了一個從近岸、大洋到極區的立體觀測體系[9-10]。

      1海洋大氣化學的理論基礎和研究內容

      1.1學科發展的一些關鍵理論基礎

      海洋大氣化學是為了揭示海洋受全球變化驅動而引起海洋和大氣化學變化過程的綜合科學,包括化學過程受影響的程度、變化趨勢及驅動機理等問題?;П浠氖奔涑叨韌ǔJ且閱曇?、年代際為主,而空間尺度則包括典型區域及其與全球的相互作用。支撐海洋大氣化學學科發展的理論基礎主要是一系列理論創新、假設和推斷[11]。

      其中著名的有如:化學基礎理論及其應用科學、LEWIS-WHITMAN的雙層膜理論、海洋二甲基硫(DMS)光氧化反應機理、大氣向還原環境轉變假設、馬丁(Martin)施鐵肥假設、克勞(CLAW)和蓋亞(GAIA)海洋源生物硫對氣候的負反饋作用假設、甲烷水合槍假設、快速融冰下北冰洋表層海水pCO2的“低-低-高”變異假設、全球海洋酸化沒有邊界推斷、快速融冰下南大洋N2O的源匯變異推斷等。

      1.2研究內容

      主要內容和要素:海表微表層C、N、S、Fe、鹵素、O2、熱、光、H2O、動量等要素,及其海-氣交換對地球化學循環、氣候變化和生物活動的影響;塵暴、鐵和氣體沉降對表層海水組成和生態系統的影響??刂蘋?氣-固轉化反應、光化學反應對氣候和云凝聚核的控制機制,海水碳酸鹽化學反應與海洋快速酸化機制和擴張機理。加上了大氣-生物地球化學一環,海洋生物地球化學、海洋生物系統、物理海洋過程及氣候變化形成了一個更加緊密關聯的閉合環路。

      1.3觀測工程技術

      由于海洋大氣化學面臨的是一個海-氣體系的大空間范圍,包括大氣邊界層和海洋混合層。其特殊性包括如:海洋邊界層比大陸邊界層高1~2km,高達10億噸海鹽的大氣環境,>75%高濕度和95%被云覆蓋的海洋大氣邊界層,空氣和海水溫度差小且日夜變化小;海洋-大氣體系由多圈層相互作用的多系統組成如:海-陸-氣相互作用、大氣-海水相互作用、以及冰-海-氣-生物-氣候等的相互作用。

      海-氣體系中物質研究包含復雜的來源和輸送等問題,陸源、海水、生物和地外等以及污染過程、船只排放、長距離輸送和沉降、海氣交換等。海洋大氣化學過程控制機制包括:遷移變化和二次反應、光化學、沉降和輸出、海水化學反應、生物地球化學、海氣相互作用及界面交換等過程等?;諞隕蝦Q蟠篤а芯炕肪程厥廡約澳諶莞叢有砸約耙匚⒘亢捅浠?,因此,需要一個高分辨率、高靈敏和廣覆蓋率的時空尺度的由多系統組成的立體觀測體系,包括走航觀測系統、岸基觀測系統、浮標觀測和沉積采樣系統以及衛星和氣象參數接受系統等。

      2我國海洋大氣化學研究的發展

      我國的海洋大氣化學研究始于20世紀80年代。當時由我國最早選派到國外學習全球變化科學的學者回國后組建了海洋大學化學研究組,在中國沿海的大連、青島、上海、廈門建立了氣溶膠采樣觀測站,并在中國首次南極考察的“向陽紅10號”科考船安裝了氣溶膠采樣系統,在東海、南海、臺灣海峽、黑潮流域以及西北太平洋等海區開展溫室氣體、氣溶膠化學等的觀測研究。

      于1984年中國首次南極考察,利用上海至南極的航線采集了南大西洋、南極海域、印度洋、太平洋及航線近岸海域大氣海洋氣溶膠樣品,闡述了用于海洋氣溶膠中化學物種來源的元素的特征[12]。1998年,又在東南極建立的中國南極中山站和西南極建立的中國長城站設立了海洋氣溶膠的長期觀測站點[13]。從1999年開始的中國首次北極科學考察到2019年的第10次北極科學考察,在頂甲板安裝大氣采樣系統和碳、氮、硫多參數走航觀測系統,在海冰快速變化情境下碳匯格局變異和北極酸化及其對全球變化的響應與反饋作用取得新的認知和引起國際學界的關注[14-17]。

      2.1近海和中低緯度大洋的海洋大氣化學研究

      近海和中低緯度大洋的海洋大氣化學研究主要通過沿海岸線設立采樣站和在海洋觀測船頂甲板上設立大氣觀測平臺[18-20]。通過采集大氣顆粒分析各種化學物種,基于它們在大氣的長距離輸送過程中,較大的顆粒在重力影響下會在近海沉降而更細顆粒在風系作用下向遠洋大氣輸送以及多次反應過程的機制,評估它們的入海通量及其對海洋環境和生態的影響。

      2.1.1臺灣海峽

      在臺灣海峽大氣微量金屬研究中發現,大部分元素含量最低值出現在夏季而最高值出現在冬季,其季節變化主要受控于氣象條件變化等因素。Cu、Pb、Cd、V主要來自污染源,而Al、Fe、Zn主要來自地殼風化源,Pb和Cd高于閩江和九龍江的徑流輸入[21]。應用GW03海表動力學粗糙度參數化評估臺灣海峽總懸浮顆粒物干沉降通量表明,干沉降速率范圍為5.83~6.17cm/s,平均為6.00cm/s。

      其中冬季速率最大,夏季最小。而總懸浮顆粒物干沉降通量有冬季最高[均值為7.31μg/(m2·s)],夏季最低[均值為2.23μg/(m2·s)]的特征[22]。臺灣海峽表層TCO2、pCO2的分布呈明顯的季節變化[23],夏季表層TCO2、pCO2受海峽暖流的影響而表現高值;冬季表層TCO2、pCO2呈現海峽西部低、東部高的分布可能是受到浙閩沿岸水的影響。臺灣海峽屬于大氣CO2的凈匯區,每年海洋平均碳通量為1.45±0.51mol/m2。

      2.1.2黑潮海域、東海和南海

      黑潮上空氣溶膠物質主要來自海洋、陸地礦物塵土和大陸污染物[24]。冬季高于其他季節,陸源污染物質更為明顯,與冬季大陸燃煤量增加及西風環流增強有關;金屬的水溶程度依次為Cd>Mn>Pb>Cu>Fe>V,水溶態占比夏季明顯增大,與空氣濕度增大有關;氣溶膠中物質的輸入海水通量以硫酸鹽、硝酸鹽為主,礦物質也有相當量的輸入,為海域提供了生物所需的外來營養要素。東海大部分海區CO2處于不飽和狀態,屬于大氣CO2的匯[25]。

      陸架表層pCO2分壓呈現明顯的季節變化,即春季近岸低、外海高;秋季西北部高、外海低。黑潮區表層pCO2也較低、季節性變化不明顯。大氣輸入東海海域的CO2通量為45.1g/(m2·a)。在南沙珊瑚礁對大氣CO2含量上升的響應研究中[26]表明,工業革命前至21世紀末,南沙海域的CaCO3飽和度將會下降約43%,受其影響珊瑚礁的平均鈣化速率將下降33%,珊瑚礁有可能會停止生長或造礁生物面臨滅絕的危險。

      2.1.3太平洋和印度洋

      在中國第16次南極科學考察往返航線(1999年11月至2000年4月)海域的觀測表明[27],海洋氣溶膠中金屬濃度南大洋明顯低于南太平洋和北太平洋。南大洋氣溶膠中水溶態的Mn、Fe、Pb、Cu、Cd入海通量分別為0.1、0.03、2.0×10-8、3.0×10-8、0.9×10-8mg/(m2·a)。

      在中國第27次南極考察航次的氣溶膠觀測研究中[28],首次系統地報告了南極上空大氣氣溶膠中的有機酸(比如甲酸、乙酸、草酸等)、粒徑譜特征及其影響因素和可能來源,探討了南極上空大氣氣溶膠“氯虧損”的可能機制并展望了南大洋氣溶膠-云-海洋生態系統之間的相互作用。第28次南極考察航次的海洋氣溶膠觀測研究表明[29],南大洋上空氣溶膠中重金屬含量,Fe是最高的,其次是V和Zn。地殼風化來源有Fe、Cd、As、Al、Cr等,而Cu、Pb、V和Zn等則主要來自人類活動的排放。

      2.2北冰洋海洋大氣化學研究

      從1999年開始的中國首次北極科學考察[30],利用“雪龍”號破冰船頂甲板安裝的大氣采樣平臺和2014年建立的中國北極黃河站的氣溶膠采樣站,開展了碳、氮、硫等要素的海氣交換及其通量和對全球氣候變化的影響評估。

      2.2.1北冰洋快速融冰下的碳源匯格局變異及海洋酸化研究

      北極地區對全球氣候變暖的放大作用主要表現在夏季海冰快速融化和北退,每年夏季出現近1000萬km2的開闊水域,從4月份開始的北極海冰快速融化至9月份達到最大,近5個月期間表層海水的CO2濃度出現變異,在冰覆蓋下表層海水CO2濃度呈現“低”pCO2,同樣,剛融冰的海水也是“低”pCO2,而融冰后的開闊海水則出現“高”pCO2。

      基于這種北極海冰溶解過程中的碳源匯格局變異性提出了北冰洋快速融冰情景下的表層海水pCO2變異的“低-低-高”假設[31,25],而這種“低-低-高”pCO2變異性是由不同的驅動機制引起的。冰覆蓋下海水低pCO2,可能是水體受到溫度變化、不同水團的混合過程、冰-水CO2交換和生物冰藻微吸收CO2過程控制,剛融冰時的低pCO2主控因素可能是CaCO3溶解和生物的CO2吸收的共同作用,而融冰后開闊海水的高CO2被論證是由于大氣中CO2快速進入海水和水體增溫協同作用引起的[16]。

      北冰洋過量吸收人為CO2,引起海水pH和碳酸鈣飽和度下降,這一過程也被稱為北極酸化。西北冰洋的酸化水體,20a來正以1.5%/a的速率快速擴張著,預測到21世紀中葉整個北冰洋的夏季將會被酸化的水體所覆蓋。通過分析驅動北極快速酸化各種驅動因子,發現來自大西洋和北冰洋的腐蝕性的“酸化”水是分別引起北冰洋深層和表層快速酸化的主要驅動力,因此提出了“全球海洋酸化沒有邊界”的新理念[17,32]。

      2.2.2N2O和CH4源匯格局及來源研究

      氧化亞氮(N2O)是大氣中痕量的溫室氣體之一,觀測表明大氣中的N2O濃度從工業革命前的大約270nL/L增加至目前大約329nL/L,并以0.26%/a的速度增長著。因此N2O也成為了溫室氣體研究的重要對象。在中國第四次北極科學考察調查中,首次觀測到從楚科奇海陸架到深海盆陸架斜坡海域N2O的分布情況[33]。該海域表層N2O濃度主要由物理過程主導,出現N2O過飽和可能是海冰融水稀釋的結果和由于富含N2O的陸架底層水的擴散造成的。

      在楚科奇海陸架上的N2O濃度隨深度從表層增加到底層,表明硝化或反硝化排放產生的沉積物可能是N2O一個重要來源。上鹽躍層(UHL)中出現的次表層最大值可能來自硝化生產中所獲得部分貢獻,而不是由陸架水的擴散所引起的。在中國第五次北極科學考察中,獲得了北歐海N2O剖面分布數據[34],表明N2O分布模式不同于其他大多數海洋,水柱中N2O表現出持久性匯的特性。海氣交換和垂直對流被認為是格陵蘭盆地(GB)海域N2O分布的主導因素,其分布模態與過去40a大氣混合比變化呈現出顯著相關性,GB每年吸收的N2O量約為0.016~0.029Tg(以N計),大約相當于世界海洋排放量的0.4%~0.8%。溶解甲烷(CH4)測量發現楚科奇海陸架(CSS)是CH4的活躍海區[35]。

      陸架站區的甲烷濃度從表層到底部呈現增加趨勢,最大營養濃度也出現在底層,并觀測到CH4與PO3-4、SiO2-4以及NO-2之間存在著良好的相關性,說明CH4的產生可能與沉積物中有機物的降解有關,即與生物活動有關。在陸坡和海盆海區的站區,CH4最大值出現在上鹽躍層并隨深度降低。上鹽躍層CH4濃度提高約7.9nmol/dm3,而這種提高的主要原因是從富含CH4的陸架水體向北擴散的結果。應用質量平衡模型計算CSS中的CH4收支結果表明,從沉積物-水界面交換輸出的CH4和原位產生的CH4是CH4的主要來源,占CSSCH4總量的95%以上,而楚科奇陸架中CH4的主要輸出是通過海水向大氣的交換渠道,約占CH4輸出總量的95%。

      2.2.3氣溶膠特征及來源分析

      在中國首次北極科學考察的氣溶膠觀測研究中[36],發現航線上空氣溶膠主要組分的濃度大于30ng/m3的包括Na、K、Ca、Mg、Al、F、和Cl等。濃度介于1~30ng/m3之間的元素有Br、Sr、Cr、Ni和Zn等,而濃度接近0.1或略大于0.1ng/m3的組分有Rb、Ba、Zr、Th和Pb等。濃度小于0.1ng/m3的組分則為As、Sb、W、Mo、Au、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Yb、Lu、Sc、Co、Hf、Ta和Cd等。

      北極考察沿線不同海域的大氣化學成分可分為4個來源即人為污染源、海洋源、地殼風化源和混合源。As、Sb、W、F、Mo、Au、Cu、Pb、Cd、V為人類污染源;K、Na、Cl、Ca、Mg、Br、Rb、Sr為海洋源;La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Yb、Lu、Fe、Sc、Cr、Co、Ba、Zr、Hf、Ta、Cs、Mn、Zr、Th、U為地殼風化源;而混合源有Rb、Sr、Ca、Mg等。與中國近海的氣溶膠比較,北極考察沿線所有觀測海域其輸入海水通量都大大低于中國近海。

      2.3南大洋的海洋大氣化學研究

      2.3.1碳源匯格局變異及海洋酸化研究

      南大洋被認為雖然只占全球海洋面積的1/5,但其可吸收占全球人為排入大氣CO2的1/3,并被稱為南大洋碳池。因此南大洋碳循環研究也成為了許多國際重大研究計劃的重要內容,是全球變化科學研究的熱點和難點。針對南大洋碳匯特征,我國的海洋大氣化學研究中,重點突出南大洋碳源匯格局問題,先后承擔包括:極地“十二·五”專項研究(“南大洋海洋化學與碳通量”)、科技部“十一五”國家科技支撐計劃項目(“南大洋碳循環監測技術及應用研究”)、國家重點自然科學基金和“九五”攻關重點項目(“南大洋海冰區碳循環的研究”)等。①普里茲灣。普里茲灣位于澳大利亞戴維斯站近岸海域,是東南極陸架區最大的港灣。融冰發生在12月底到次年1月初期間,無冰狀態會一直持續到3月初。

      近岸水由于冬季冰形成過程中的鹽析作用鹽度較高,而在夏季由于融冰水的稀釋作用使得普里茲灣鹽度降低至33.0~34.5,接近于開闊大洋鹽度,且季節性的溫度變化范圍在2℃以內[37]。因此,普里茲灣是南大洋的一個重要區域,在南大洋碳循環中起到至關重要的作用。

      3海洋大氣化學展望

      在當前海洋科學與技術飛速發展,且互相促進、交叉融合的趨勢下,海洋大氣化學學科正是為了解海洋在全球變化響應與反饋作用而產生和發展的科學。

      3.1學科發展要點和趨勢

      海洋大氣化學是海洋化學和大氣化學的交叉學科,應繼續突出碳、氮、硫、鐵等氣候和環境敏感要素的大氣-海洋生物地球化學過程精細描述及其對氣候和環境反饋作用高可信評估;應繼續抓住大氣-海洋地球化學與海洋生物地球化學、海洋生物過程、物理海洋過程和氣候變化的相互作用和融合貫通,以達到通過關鍵要素的海-氣體系中循環引發的海洋快速變化新認知及其對全球變化的響應與反饋作用的了解。海洋大氣化學的進步仍然要在基礎理論、假設驗證和觀測新技術等突破,還寄希望在基礎學科如理論化學、應用化學和化學工程技術等的突破。

      3.2信息化、智能化的時空尺度立體觀測體系

      海洋大氣化學觀測研究也進入了一個多平臺集成和立體觀測時代,主要觀測手段包括水面調查觀測船、水面錨系浮標和水下潛標、漂流浮標和水下移動觀測平臺、海底傳感器、岸基臺站觀測系統、衛星和飛機等。海洋大氣化學觀測需要獲取全天候、連續、長時間系列資料成為可能[57]。而海洋大氣化學發展將更加集中在以下技術進步。

      3.2.1衛星遙感海洋觀測技術

      星載遙感器現在幾乎能提供全球的海表溫度、葉綠素濃度、懸浮泥沙含量、海水污染、有色可溶有機物、淺海水深、海面風場、流場、浪場、海冰融凍過程等。衛星遙感可對反演海水溫度和浮游植物季節變化、船舶排放和尾流、熱帶風暴和臺風、沿岸上升流、海冰特征及漂移等海洋現象進行研究。

      3.2.2浮標和水下移動觀測技術

      海洋立體觀測能力主要是由水下移動觀測技術和浮標:水下滑翔機(AUG)、水下觀測型AUV、自持式剖面探測漂流浮標與錨系浮標、潛標定點觀測和衛星觀測相結合等構成。浮標可攜帶的儀器包括溫鹽深儀(CTD)、多普勒流速剖面儀(ADCP)、輻射計、光學后向散射濁度計(OBS)、生物熒光計、視頻浮游生物記錄器、浮游生物泵以及海洋酸化和碳等參數等。水下滑翔器AUG和Argo浮標在南大洋的廣泛應用,促進了南大洋觀測系統計劃(SOOS)的實施和進展。

      3.2.3多平臺集成觀測技術

      多平臺集成觀測是海洋環境立體觀測系統的發展趨勢,其主要包括全球海洋觀測系統、區域性海洋觀測系統。建設業務化海洋觀測系統,已成為許多沿海國家的重要舉措。當前,全球尺度的海洋變化、碳循環和海洋酸化、海氣相互作用、極地環境及其對全球氣候變化的影響受到普遍關注。發展集成觀測技術,提高海洋環境立體觀測能力和水平,支持海洋科學研究,提高海洋環境保障能力,是海洋工程技術發展的基本趨勢。

      3.2.4海洋環境預測預報和警報技術

      海洋變暖和海平面上升等引起了海洋環境和氣候災害。海洋塑料災害和海洋酸化危害及海洋生態屏障失陷等的預測預報,研發預估和警報模型等,都需要建立十分完善的、覆蓋全球的海洋觀測網以及十分豐富的海洋環境數據源。加強多源數據的融合和同化,開發新的預報模型,提高預報精度和時效,是預報技術發展的基本趨勢。

      4結語

      經過從20世紀80年代以來30多年的發展,我國在海洋大氣化學觀測研究領域取得了重要的進展,包括在新學科和新概念創新和觀測新技術研發等獲得了重要的突破,在海-氣系統立體觀測體系和資料信息平臺建設等取得重要的進展。在我國近海、中低緯度(黑潮海域、東海和南海)、南大洋和北冰洋的海洋大氣化學觀測研究中取得了一批新的認知。

      4.1南極和北極地區的氣溶膠本底特征及其化學物種來源

      南極和北極地區氣溶膠中化學物種的來源可歸納為4類,既海洋源、地殼風化源、污染源和混合源。海洋源又分為海水源和海洋生物源。污染源成分南北極差別較大,北極受到北半球污染排放影響較大,出現濃度高、品種多和二次反應復雜等特征。

      4.2北冰洋和南大洋扮演全球海洋酸化的領頭羊作用

      在全球變化驅動下,極區海洋出現放大作用而引起北冰洋海冰快速融化,夏季無冰開闊海域面積高達1000多萬km2,大氣中CO2快速侵入這些水域,加上太平洋和大西洋輸入的腐蝕性“酸化”水團的流量明顯增大或增強,引起了表層、中下層的酸化水體快速在全北冰洋的時空擴張。這種北冰洋快速酸化的領頭羊作用將對全球和區域海洋酸化及其對生態系統效應研究提供重要的指示參數和預警器作用。

      南大洋大多數海區CO2均處于不飽和狀態扮演著全球海洋的重要碳匯。但在表層海水升溫、西風增強、海冰快速變化、南極臭氧洞變異等現象驅動下,南大洋的吸碳能力和海洋酸化出現快速變化,到21世紀末,南大洋的大部分海域都將出現文石不飽和現象,南大洋作為地球最后的生態屏障作用也將受到危害。

      4.3碳、氮、硫、鐵的大氣-海洋生物地球化學

      由于碳、氮、硫、鐵等要素在全球氣候變化中的敏感性和海-氣交換快速性,因此它們的大氣-海洋生物地球化學過程將是海洋大氣化學研究的重要內容,尤其在創新理論和假設驗證等過程的關鍵性。因此,加強大氣-海洋生物地球化學過程觀測技術創新和信息平臺建設,對于理解其與海洋生物地球化學、海洋生物系統、物理海洋過程及氣候變化相互作用和學科綜合等具有十分重要的意義。

      海洋方向論文投稿刊物:《海洋預報》Marine Forecasts(雙月刊)1984年創刊,是公開發引的科技期刊。該刊為全國核心期刊,海洋學類核心期刊,是中國學術期刊綜合評價數據庫來源期刊。主要探討海洋、氣象學科的理論研究,交流海洋環境預防技術方法,總結預防服務經驗,報道科研成果,科技信息及國內外海洋、氣象界科技最新動態及展望。

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