長江口及其鄰近海域的碳源匯變化特征及其控制因素分析.pdf

1、海洋作為全球最大碳庫，每年約可吸收人為排放CO2總量的30％，對于控制全球大氣CO2持續(xù)上升具有至關(guān)重要的影響。而陸架邊緣海僅占全球海洋面積的7%，每年卻可吸收2~5億噸碳，占全球海洋碳匯凈通量的10%~30%，是海洋碳循環(huán)研究的重要組成部分。隨著沿海城市的快速興起，在人為活動的干擾與沖擊下，近岸海域的生物地球化學(xué)過程正在發(fā)生著不可預(yù)知的變化，需要重新進(jìn)行調(diào)查和評估。因此，本學(xué)位論文對長江口及鄰近海域的碳源匯的時空變化進(jìn)行研究，并在此基

2、礎(chǔ)上進(jìn)一步討論了控制海氣間CO2通量交換的關(guān)鍵過程，獲得了一系列新的認(rèn)知和成果。
　　從2016年3月的調(diào)查數(shù)據(jù)來看，長江口及鄰近海域在冬季末期整體呈現(xiàn)為大氣CO2的碳匯，其海氣CO2交換通量為-4.43±7.41 mmol/m2/d。冬季調(diào)查海域主要受到長江沖淡水、臺灣暖流及黃海沿岸流這三個水團(tuán)的影響，這是長江口海域海氣CO2通量呈現(xiàn)出明顯地域差異的主要原因。長江徑流區(qū)表現(xiàn)為大氣CO2的強(qiáng)源（29.26 mmol/m2/d），長

3、江沖淡水區(qū)近乎與大氣保持平衡（-1.10±3.11 mmol/m2/d），黃東?；旌纤畧F(tuán)區(qū)與臺灣暖流區(qū)則為大氣CO2的中強(qiáng)匯，其通量分別為（-7.54±6.73 mmol/m2/d）、（-12.11±9.96 mmol/m2/d）。冬季末期，生物活動對海表pCO2影響基本可以忽略，在近岸海域水體垂直結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化的情況下，海表pCO2分布僅受控于水團(tuán)之間的水平混合，垂直混合作用對冬季末期海表pCO2的影響較弱。因此，結(jié)合2016年冬季

4、末期航次的控制因素分析，在此基礎(chǔ)上建立了海表鹽度（SSS）對海表pCO2的反演,從2012年至2016年冬季3月的反演結(jié)果來看，海表pCO2分壓差的年際變化與長江徑流量存在一定聯(lián)系，但仍存在其他的生物地球過程的影響作用。
　　從2016年7月的調(diào)查數(shù)據(jù)來看，長江口及鄰近海域在夏季整體表現(xiàn)為大氣CO2的源區(qū)，其海氣CO2交換通量為16.69±37.18 mmol/m2/d。由于正值洪水期，整個調(diào)查海域近乎被長江沖淡水所占據(jù)。不過，夏

5、季長江口及鄰近海域的不同區(qū)域仍呈現(xiàn)出明顯的碳源匯差別。以長江徑流為主的近岸海域（30°~32°N，122°~123°E）由于受到淡水輸入、懸浮物分解礦化及生物呼吸作用的綜合影響，其呈現(xiàn)出大氣CO2的強(qiáng)源，海氣CO2通量為37.27±36.55 mmol/m2/d，海表pCO2分壓范圍為269~1605μatm。而以長江外羽狀鋒區(qū)主的離岸海域（30°~32°N,123°~124°E），其生物地球化學(xué)行為則與前者有極大的不同，隨著水體透光度

6、增強(qiáng)，在溫度適宜及營養(yǎng)鹽水平較高的情況下，浮游植物光合作用較為強(qiáng)烈，因此其整體表現(xiàn)為大氣CO2的強(qiáng)匯，海氣CO2通量為-12.11±4.99 mmol/m2/d，海表pCO2分壓范圍為240~507μatm。除此以外，與浙閩一帶上升流機(jī)制對海表pCO2的影響有所不同，長江口外上升流的次級海域在受到水體渾濁度的影響下，其海表pCO2可能反而高于核心區(qū)域。從整體調(diào)查結(jié)果來看，在經(jīng)向2°的范圍內(nèi)，海表pCO2卻存在極大的波動（240~1605

7、μatm），這也充分體現(xiàn)出了陸架邊緣海遠(yuǎn)比開闊大洋復(fù)雜得多的生物地球化學(xué)過程。
　　結(jié)合2003年8月、2006年1月、2007年7月和2008年3月等多個航次的長江口海域歷史資料，對長江口及其鄰近海域碳源匯的時空變化進(jìn)行了分析討論。從結(jié)果來看，長江口及其鄰近海域的碳源匯分布趨勢總體保持一致，但是其源匯強(qiáng)度有著明顯的變化。冬季，長江口海域北部海域及東海中陸架區(qū)呈現(xiàn)出碳匯增強(qiáng)的趨勢，每年可分別多固定大氣CO2約5.99和20.87千

8、噸碳；而長江近岸海域碳受水體富營養(yǎng)化的影響，其碳匯強(qiáng)度有所減弱，每年將會減少吸收2.64千噸碳；不過整體而言，長江口海域在冬季變現(xiàn)為碳吸收能力增強(qiáng)，其中受臺灣暖流影響的東海中陸架區(qū)是主要貢獻(xiàn)者。夏季，由于受三峽大壩等人類活動干擾，長江徑流量表現(xiàn)出增強(qiáng)的趨勢，長江口近岸海域與離岸海域的碳源/匯強(qiáng)度都得到顯著提升；近岸海域每年將會多釋放84.63千噸碳，而離岸海域每年則會多固定11.2千噸碳；盡管離岸海域的吸收能力受水體富營養(yǎng)化影響有較大提