廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院、近海海洋環(huán)境科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授王為磊聯(lián)合國(guó)內(nèi)外研究人員在海洋生物碳泵研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。12月7日,相關(guān)成果發(fā)表于《自然》。
該研究利用自主研發(fā)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+擴(kuò)散輸出在全球生物碳泵及深層海洋碳收支中的重要作用,為全球變化背景下海洋碳匯的估算提供了重要參考。
海洋生物碳泵通過將有機(jī)碳從表層輸出到中深層海洋,實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣二氧化碳的長(zhǎng)時(shí)間封存,是海洋碳匯過程的重要組成部分。然而,海洋生物碳泵涉及多個(gè)復(fù)雜過程,且難以觀測(cè)和量化。目前,對(duì)海洋生物碳泵的直接觀測(cè)主要利用沉積物采集器,數(shù)據(jù)極為稀少,而基于地球系統(tǒng)模式和衛(wèi)星觀測(cè)的估算則存在較大分歧。因此,對(duì)海洋生物碳泵的準(zhǔn)確估量是目前氣候科學(xué)及地球科學(xué)研究所面臨的重大挑戰(zhàn)。
該研究基于自主研發(fā)的海洋生物地球化學(xué)逆向反演模式,通過整合海洋碳、磷和氧元素的循環(huán),建立了生物碳泵以及營(yíng)養(yǎng)鹽等參數(shù)的反演關(guān)系。研究主要的創(chuàng)新點(diǎn)在于,由水文參數(shù)的分布反推生物碳泵通量,避免了對(duì)海洋生物碳泵具體過程的直接模擬。
該研究根據(jù)有機(jī)物的輸出形式將生物碳泵分為平流+擴(kuò)散輸出和非平流擴(kuò)散輸出。課題組研究發(fā)現(xiàn),平流+擴(kuò)散輸出在部分區(qū)域的貢獻(xiàn)率可高于50%。這些區(qū)域主要分布在中高緯度海洋。研究還發(fā)現(xiàn),如果考慮全路徑碳輸出,大洋中總碳輸出可以滿足中深層海洋呼吸作用的碳需求。
研究進(jìn)一步從碳在海洋中的滯留時(shí)間角度,提供了光合作用生成的有機(jī)碳和由生物碳泵產(chǎn)生的再生溶解無(wú)機(jī)碳儲(chǔ)量的停留時(shí)間(τ)分布函數(shù),首次為生物碳泵提供了時(shí)間域視角。
相關(guān)論文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06772-4
責(zé)任編輯: 李穎