《中国东部近海跨陆架输运和埋碳研究取得重要进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2021-12-06
  • 最近,中国科学院海洋研究所袁东亮团队与德国汉堡大学科研团队合作,评估了全球变暖背景下的中国东部近海跨陆架输运和埋碳通量及其变化趋势,取得重要研究成果,论文在国际气候学研究学术期刊Climate Dynamics在线发表。

    中国东部近海存在着非常活跃的跨陆架环流动力过程,冬季,黄东海陆架海水的温度远远低于黑潮的表层水温,跨陆架环流通过潜沉运动进入黑潮次表层约100-200 m以深的海域,并随着黑潮进入全球大洋次表层环流。这一跨陆架环流系统的整体环流结构与动力机制,首次由袁东亮与其合作者根据卫星遥感观测结合数值模拟明确给出。

    伴随着跨陆架环流的潜沉,大量颗粒和溶解有机、无机碳被带入黑潮次表层,这些碳通量需要经过平均约100年以后才能重新回到海洋表层,这种跨陆架的潜沉过程代表着一类碳物质向深海输运的过程,称之为“跨陆架埋碳过程”。经评估,该埋碳过程是目前我国海洋碳汇的最主要分量之一。评估显示,跨100 m等深线向外海的净体积输运量约为1.1Sv,是长江流量的100倍,而单独向内或向外的体积通量通常高一个量级,由于向外的碳浓度较高,跨陆架埋碳效应十分突出。在全球变化背景下,中国东部近海跨陆架输运和埋碳的未来演变过程和机理,过去一直缺乏认识。

    袁东亮研究团队和德国汉堡大学的Thomas Phlmann研究团队合作,利用区域加密的全球海气耦合模式,在全球温室气体中等(RCP4.5)和高等(RCP8.5)排放强度下,对黄东海跨陆架输运变异及其机制进行了研究。结果表明,自2006年至2099年,跨东海陆架向内和向外的体积通量,在两种温室气体排放情境下均呈增强趋势,并在高排放情境下于冬季达到最大,增幅可达20%以上,表明我国近海跨陆架埋碳有巨大的潜力。冬季,在黄东海东北向风应力异常驱动下,沿中国东部近海产生一支北向的沿岸流异常。同时,对马海峡和上层黑潮流量的增加,引起了黄东海大范围跨陆架环流系统的增强。

    以上研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、中国科学院先导科技专项等项目支持。该跨陆架输运在全球温室气体增暖背景下的通量、变异及其机制等科学成果,将为国家应对气候变化和制定“减排”政策提供重要支撑。

    参考文献:

    Hao Jiajia, Yuan Dongliang, Tian Di, Su Jian, Phlmann Thomas (2021) Long-term changes of cross-shelf transports in the Yellow and East China Seas under different greenhouse gases emission scenarios. Climate Dynamics, https://doi.org/10.1007/s00382-021-06045-8

    Yuan Dongliang, Hao Jiajia et al (2018). Cross-shelf carbon transport under different greenhouse gas emission scenarios in the East China Sea during winter. Science China-Earth Sciences, 61(6):659-667. doi:10.1007/s11430-017-9164-9

    Yuan DL, Hsueh Y (2010a) Dynamics of the cross-shelf circulation in the Yellow and East China Seas in winter. Deep Sea Res Part II 57(19):1745–1761.

    Yuan DL, Li Y, He L, Zhou H, Li RX, Wang F, Hu DX (2010b) An observation of the three-dimensional structure of a cross-shelf penetrating front off the Changjiang mouth. Deep Sea Res Part II 57(19-20):1827–1834.

    Yuan DL, Zhu JR, Li CY, Hu DX (2008) Cross-shelf circulation in the Yellow and East China Seas indicated by MODIS satellite observations. J Mar Syst 70(1):134–149.

    Yuan DL, Qiao FL, Su J (2005) Cross-shelf penetrating fronts off the southeast coast of China observed by MODIS. Geophys Res Lett 32(19).

  • 原文来源:http://www.qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202112/t20211202_6284285.html
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    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2022-07-14
    • 日前,中国科学院海洋研究所海洋环流与波动重点实验室在黑潮与东海陆架低盐水次表层双向入侵(two-way intrusions)研究上取得进展,相关成果发表在学术期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上。  黑潮与陆架水交换对东海陆架区盐分与营养物质收支和中国近海生态安全具有重要意义,盐度是黑潮水区别于陆架低盐水最重要的特征,黑潮的次表层入侵几乎是导致陆架水盐度增加的唯一原因。该研究在台湾东北到东海南部海域对次表层的盐度场进行了中性密度面上的EOF分析和解译。研究次表层黑潮水与东海陆架水的盐度在不同的等密度面上(isopycnals)时空特征,不仅得到了季节尺度上的内陆架振荡(inner-shelf oscillation)和外陆架振荡(outer-shelf oscillation)两种典型的类型,还发现年际尺度上是典型的跨陆架型(cross-shelf pattern):它表现为跨100m等深线内外区域的单一的位相,且具有显著的年际变化,特别是它给出了在某些年份的冬季和初春季节的无入侵事件(non-intrusion events),与报道的观测事实符合。  研究还分析了次表层等密度面向陆架区露头(outcropping)的位置随季节和年际变化,提出低盐陆架水向外海方向的潜沉渗入和高盐黑潮水向陆架方向的爬升入侵是一对矛盾体,进一步分析了矛盾的主要方面和次要方面。研究认为,双向入侵是跨陆架的;动力学上,除受地形抬升外,海洋层结(stratification)的季节变化起重要作用;以24.5等密度面(isopycnal 24.5)为代表的“巨臂露头”(outcropping giant arm)机制对低盐陆架水由内陆架向外陆架进而到黑潮区的侵入起到重要的帮助作用。  该研究第一作者和通讯作者为海洋环流与波动重点实验室研究员齐鹏,合作作者为海洋研究所博士毕业生郭云霞。 文章信息:  Qi, P., & Guo, Y.-x. (2022). Interpretation of subsurface salinity EOFs on southern ECS shelf using SODA reanalysis: Large-scale patterns and seasonal to interannual variations. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127, e2020JC017038. https://doi.org/10.1029/2020JC017038
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