《黃東海碳通量季節、年際變化的模擬與機制分析》是依託天津大學，由魏皓擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：黃東海碳通量季節、年際變化的模擬與機制分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魏皓
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
陸架海的貢獻是全球碳循環研究中主要不確定性之一，陸架海對大氣二氧化碳是源還是匯目前尚存爭議，亟需以模型綜合量化。本研究擬建立黃東海碳循環模型，認識黃東海表層二氧化碳分壓、海-氣碳通量及向陸架外碳輸送通量的季節和年際變化規律，定量評估黃東海大氣二氧化碳源匯格局以及生物泵、陸架泵的作用，為全球碳循環模型提供可嵌入的黃東海碳循環模組。將通過敏感性實驗認識：（1）物理過程和生物過程在季節、年際時間尺度上對黃東海碳通量變化的貢獻；（2）長江徑流量變化的物理、生物效應及其對海-氣二氧化碳通量格局的影響；（3）沉積物-水界面交換通量動力學參數化及其在碳循環中的作用。以陸架海碳循環模型研究黃東海二氧化碳源匯時空變化是本研究主要特色，以模型結果、敏感性實驗定量分析研究海區的生物泵、陸架泵作用，是本研究與已有研究的主要區別。通過觀測獲取界面交換的參數化方案，並套用到碳循環和生態模型中是一種新的嘗試。
結題摘要
海洋對CO2的吸收緩解了大氣CO2濃度的持續上升，陸架海因其較高的初級生產而具有較強的固碳能力，在海洋碳循環中占據重要角色。本項目基於黃東海碳循環關鍵控制過程，建立了東中國陸架海3維-物理-生物-碳循環模型，完成了黃東海物理場和海-氣碳通量的季節與年際變化的模擬，進一步釐清了黃東海海-氣CO2通量季節變化特徵；評估了長江營養鹽濃度變化所致的生態效應對鄰近海區碳通量的影響；探討了“溶解泵”、“生物泵”、“陸架泵”在碳循環中的運作機制，為準確評估東亞陸架海在全球氣候變化中的作用提供了科學依據。 模擬結果表明黃東海陸架海區全年表現為大氣CO2淨匯。冬、春季低溫（“溶解泵”）主控黃東海成為碳匯區，強風是冬季形成最強碳匯區的原因。夏季生物光合作用是黃海中部和長江淺灘形成碳匯區的主因。秋季，黃海中部春、夏產生的低DIC水團因對流作用較弱而持續影響該區無機碳系統，主控該區碳匯作用，而在長江淺灘，垂向混合作用向該區真光層內淨輸送DIC，主控其碳源作用。若無生物作用（“生物泵”），黃海中部的夏、秋季，長江淺灘的夏季將發生碳匯向碳源作用的轉變。東海中陸架海-氣CO2通量的季節變化主要由海表溫度的季節變化控制。整體而言，浮游植物初級生產和環流系統的動態變化是黃東海形成明顯不同子區域的原因，並導致海-氣CO2通量呈顯著的季節與區域差異。 敏感性實驗結果指出長江營養鹽濃度的增加使其鄰近海區夏季碳匯作用增強，冬季碳匯減弱，並對海洋酸化產生一定影響。黃東海碳收支估算表明黃海中部由於水動力較弱而成為水體POC沉積的主要區域，是水體POC重要的匯；“陸架泵”作用在不同季節輸出碳的形式有所不同，春、夏季輸出POC，而秋、冬季以輸出DIC為主。 此外，本項目通過底邊界層聲學儀器ADV和PC-ADP的流速和懸浮物濃度同步觀測，基於湍生成與耗散平衡假設，使用慣性耗散法計算了沉降速度；並根據懸浮顆粒物濃度時空變化的統計分析和對應的底應力估算了侵蝕臨界應力和沉降臨界應力，證實侵蝕臨界應力略大於沉降臨界應力，為模型中沉積-水界面物質交換過程提供了參數化方案。
