《冰原系统在全球碳循环中发挥着重要作用》

  • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
  • 编译者: 张灿影
  • 发布时间:2019-11-21
  • 碳循环对大气中温室气体含量有着决定性影响,从而影响了数千年来的全球气候。以前的研究者们往往认为冰原对全球碳循环的贡献不大,因此先前提出的在全球模型中它的作用几乎被忽略了。然而,现在的研究者们提出了不同的观点。2019年8月15日,《自然·通讯》(Nature Communications)在线发表了题为《冰原对全球碳循环至关重要》(Ice Sheets Matter for the Global Carbon Cycle)的评论文章。来自英国、美国、德国和加拿大的研究者们通过研究冰原中关键生物的地球化学过程,以及对末次间冰期的地质记录重新进行分析,认为冰原在调节全球碳循环过程中发挥着重要作用。

    冰原含有大量碳储量的概念起源于21世纪初,随着冰原中一系列微生物种群的发现,冰原系统逐渐被认为存在活跃的碳循环过程。冰原对全球碳循环有着直接影响和间接影响。直接影响是微生物通过呼吸作用将冰原中储存的有机物转化并释放出温室气体(二氧化碳和甲烷);间接影响是冰原通过释放富营养的冰川融水或冰下融水,引起冰原边缘水体富营养化,从而加剧生物泵作用。

    今后的研究需考虑以下问题:首先,由于冰原的基底区域难以接近,迄今为止所有关于冰原下甲烷水合物储量或营养潜力的预测都依赖于实验室或小型冰川的观测结果;其次,研究应该涵盖整个陆地到海洋连续性的研究,海洋大气层系统对气候变化的响应,以及与冰原生物地球化学的古环境研究;最后,需要耦合生物地球化学模型,包括冰原、大气和海洋之间的反馈,以测试碳汇或碳源对陆地冰层变化的敏感性,以便缩小当前结果的不确定性,揭示冰原在全球碳循环中的真正作用。

    摘自:青岛海洋科学与技术试点国家实验室《全球海洋科技发展动态2019年第十期》闫大伟 孙治雷 编译

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11394-4
相关报告
  • 《大陆裂谷在通往碳中和经济转型中发挥重要作用》

    • 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:2023-03-06
    • 不来梅大学(University of Bremen)海洋环境科学中心MARUM研究团队近期在《Nature Reviews Earth & Environment》杂志上发表一篇名为《裂谷边缘在向碳中和经济转型中可以发挥什么作用?》的新评论文章。裂谷边缘是指陆壳发生破裂形成洋壳的大陆边缘,主要位于大洋两岸的海岸,包含巨大的沉积物堆积,碳氢化合物储量,是新的碳中和经济所需的潜在位置。 由于形成大陆裂谷边缘的岩浆活动、构造和沉积作用以及热液性质的不同,导致在全球板块边界形成多种大陆边缘类型。MARUM研究团队率先研究了大陆裂谷边缘的数值模型,通过数值模拟技术了解大陆边缘形成的过程。 研究人员强调这个新模型将是未来准确预测碳中和经济所需的碳存储和能源需求的关键。大陆裂谷陆缘可能在未来向绿色经济过渡中发挥核心作用,不仅可以作为潜在的二氧化碳储存点增加碳储存,还可以提供包括矿藏、地热能和天然氢能源。该模型的实现需要将更多的地球物理和地质数据整合到研究中。 该论文展示了将大陆裂谷过程和数值模拟结合帮助实现未来碳中和的潜力。文中介绍的一些数值模型正在开发和改进,有助于更好地了解大陆边缘和海洋地壳的形成及其在全球碳循环中的作用。(李亚清 编译)
  • 《《科学》:通过飞机观测揭示南大洋在全球碳循环中的关键作用》

    • 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:2021-12-16
    • 根据美国国家大气研究中心(NCAR)领导的一项研究,证实南大洋是海洋碳汇体系的重要组成部分,吸收了人类活动排放到大气中大部分的二氧化碳。这项研究成果已发表在《科学》(Science)杂志上。了解南大洋的海洋—大气二氧化碳(CO2)通量对于量化全球二氧化碳收支是必要的,但是在那里恶劣的条件下进行测量使收集良好的数据变得异常困难,因此定量分析仍然无法实现。这项研究通过使用飞机测量大气二氧化碳浓度的方法,并表明位于南纬45°的南大海洋年碳净通量很大,与其他最近的观测结果相比,夏季吸收更强,冬季逸出气体更少。 人类活动排放到大气中的大气中的CO2一部分被植被吸收,另一部分则被海洋吸收。研究表明大气中二氧化碳的总体浓度持续增加,导致全球温度上升,因此,陆地和海洋“碳汇”作用在减缓全球温室效应持续恶化发挥着重要作用。准确的碳通量计算对于了解全球碳循环和预测未来气候变化至关重要。 海洋水柱碳清单显示,南大洋占全球海洋累计人为吸收二氧化碳的40%以上。根据CO2(PCO2)表面-海洋分压观测或大气反演对当今南大洋空气—海洋净碳通量的估计仍然高度不确定。大气CO2的观测提供了对南大洋海气CO2交换制定更强有力的约束,因为大气有效地整合了大范围地表区域的通量信号。大气反演模型提供了一种正式的统计方法,根据受数据约束的大气输运模型模拟的环流,估计最能满足大气观测约束的通量。然而,全球尺度的大气反演模型在南大洋通量上并没有集中一致。在这项研究中,研究人员通过将通量与大气输运模式中的水平和垂直CO2梯度相关联,并应用这些梯度的大气观测来估计通量,从而限制了南大洋的海气CO2交换。基于飞机的大气CO2垂直梯度测量提供了强大的通量约束。2009-2018年,南纬45°以南的年平均碳通量(净吸收)为-0.53±0.23 petagrams /y。这与大气逆温估计的平均值和基于CO2(PCO2)的表层海洋分压的平均值一致,但他们的数据表明,与最近对剖面浮体观测结果的解释相比,年平均吸收更强。 研究小组指出,未来对南大洋进行定期空中观测计划可以帮助科学家了解该地区CO2吸收能力和未来变化趋势。类似监测方法还可以在全球其他地区开展,可以预测,未来的飞机观测可以为投资带来极高的科学价值。(傅圆圆 编译)