北冰洋溫室氣體源與匯及上海-北極航線溫室氣體濃度變化.pdf

1、近年來，全球氣候變化引起了越來越多的關(guān)注。溫室氣體，作為影響氣候變化的一個重要因素，其相關(guān)研究尤其是有關(guān)其源匯、區(qū)域乃至全球平衡的研究也受到了非常廣泛的關(guān)注。北極地區(qū)海冰的迅速消融不僅是對氣候變化的響應(yīng)，也會影響全球碳循環(huán)，并對氣候系統(tǒng)產(chǎn)生反饋?zhàn)饔谩Ｔ?010年夏季第四次中國北極科學(xué)考察期間，用真空瓶采氣和密閉箱法分別對航線上大氣中三種主要溫室氣體（甲烷、二氧化碳和氧化亞氮）的濃度變化情況以及北冰洋中心海域這三種溫室氣體的排放/吸收情況

2、進(jìn)行了初步探討。
　　 在對北冰洋中心海域溫室氣體通量的研究中，通過比較海冰表面和冰下海水的通量差異，發(fā)現(xiàn)海冰對三種溫室氣體的作用各不相同。北極海冰在甲烷的循環(huán)中具有雙重作用：一是阻礙海水中甲烷向大氣排放，二是消耗大氣中的甲烷。北冰洋中心海域冰下海水的甲烷排放通量可以達(dá)到0.56mg·m-2·d-1，遠(yuǎn)高于中低緯度其他海域的排放水平，表明該海域儲存了大量甲烷。長期的海冰覆蓋對海氣交換過程的阻礙作用使得海冰覆蓋下的北極中心海域成為

3、一個良好的甲烷儲庫，這很可能是該海域海水中能夠儲存大量甲烷的原因。海冰表面負(fù)的甲烷通量表明海冰中存在消耗甲烷的過程，該過程很可能同海冰中的微生物氧化作用有關(guān)。因此，北極海冰的不斷融化會在增強(qiáng)海水甲烷排放的同時減少海冰對大氣甲烷的消耗，從而可能對大氣甲烷濃度乃至氣候系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。
　　 對二氧化碳的通量分析發(fā)現(xiàn)海冰在二氧化碳的海水-海冰-大氣交換過程中的作用十分復(fù)雜，海冰對二氧化碳的吸收/排放狀態(tài)受多種因素影響。研究期間，在冰

4、下海水中觀測到了二氧化碳的排放，說明北冰洋中心海域并不是一個絕對的潛在二氧化碳匯，部分海域至少在一定時期內(nèi)有成為潛在二氧化碳源的可能。海冰對氧化亞氮的影響相對較小，可能是在長期海冰覆蓋條件下氧化亞氮的產(chǎn)生和消耗過程都受到了抑制。
　　 本文也對上海-北極航線的大氣中上述三種溫室氣體的濃度變化進(jìn)行了觀測，其中甲烷的大氣濃度在不同海域的差異最大：白令海和巴羅陸坡大氣甲烷濃度偏高，屬于甲烷源區(qū)；而楚科奇海和加拿大海盆甲烷含量較低，屬于

5、甲烷匯區(qū)。白令海、楚科奇海和加拿大海盆的大氣二氧化碳濃度均較全球平均值低，屬于二氧化碳匯區(qū)，二氧化碳濃度受到風(fēng)速和浪高的顯著影響；巴羅陸坡處大氣中較高的二氧化碳可能同海冰消長過程有關(guān)。白令海峽入口處大氣二氧化碳和甲烷濃度自西向東減小，反映了不同來源海水性質(zhì)的差異對大氣溫室氣體濃度的影響。西側(cè)富營養(yǎng)的阿納德爾水促進(jìn)微生物活動，有利于甲烷的生產(chǎn)，而貧營養(yǎng)的阿拉斯加沿岸水限制了微生物的活動，因而產(chǎn)生甲烷較少。二氧化碳濃度的經(jīng)向變化可能是由海水