《欧亚北极外陆架海底永久冻土带泄漏甲烷的来源》

  • 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:2021-03-17
  • 一项发表在《美国科学院院报》(PNAS)期刊上的最新研究,分析了欧亚北极外陆架海底永久冻土带泄漏甲烷的来源。甲烷气体从世界上最大的陆架东西伯利亚北冰洋(East Siberian Arctic Ocean简称ESAO)大量释放是地球系统少数几个重要过程之一,它加快了温室气体从海洋陆地向大气的净转移,从而加剧全球变暖。这项研究基于三相同位素方法,证实了ESAO高通量甲烷气体主要为深部热成因气,而非浅层微生物成因气。

    东西伯利亚北极大陆架(East Siberian Arctic Shelf,ESAS)是世界上最大、最浅的陆架海系统,其永久冻土带储藏了大量的碳和甲烷。全新世气候变暖以及全球海平面快速上升,加速了海底永久冻土的融化。尽管过去几十年大量的观测捕捉到海水中甲烷气体通量升高的现象,但科学家仍未厘清这些甲烷气体的主要来源。据悉,海底甲烷气体主要来源包括早期成岩作用、海底永久冻土带分解、天然气水合物分解、生物成因气、热成因气以及游离气等。对拉普捷夫海溶解甲烷气体浓度的分析显示,气体浓度值分布于3~1500 nM(平均值为151 nM;过饱和度为~3800%)。同时,两个渗漏区甲烷稳定同位素组成具有较强的垂直和水平梯度,说明甲烷气体主要来自深部热成因作用。冷泉区随深度增加不断富集的甲烷C同位素和氘同位素也暗示了甲烷氧化作用的存在。因此,三相同位素分析结构所涵盖的信息都预示样品与古老的、深部的、具有热成因特征拉普捷夫海甲烷气相一致。不得不强调的是,对海底甲烷来源的认识不仅有助于促进甲烷观测,同时也是预测未来海底甲烷气体排放的先决条件。(傅圆圆 编译)

  • 原文来源:https://www.pnas.org/content/118/10/e2019672118
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    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-05-13
    • 气候变暖与目前冻结在北极永久冻土中的碳的加速释放之间的反馈是当前气候研究面临的重大挑战之一。本周,斯德哥尔摩大学(Stockholm University)领导的一个研究小组在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上发表了一项研究,他们使用放射性碳年代测定法对西伯利亚-北极四条大河的碳进行测定,以确定欧亚大陆北部永冻土释放旧碳的模式。 北极的永久冻土和泥炭地构成了全球碳循环的冰冻巨人。在最顶端的几米,北极永久冻土储存的碳几乎是大气中二氧化碳的两倍,是大气中甲烷的200多倍。随着气候变暖的进程,目前处于休眠状态的大量冻土碳可能会越来越多地融化和动员起来,然后可能会向大气中添加更多的二氧化碳和甲烷,从而加速气候变暖。这种气候-碳反馈很难评估,因为整个北极地区的冻土融化差异很大,而且来自偏远地区的数据有限。这项新的研究为利用大型河流的放射性碳信号了解其流域的冻土融化和碳动员提供了一个新的视角。 “河流在其集水区从不同来源运输碳,包括从融化的冻土或塌陷的泥炭中动员的碳,以及来自土壤表面的碳。放射性碳年代测定法帮助我们从这些不同的来源中区分碳。 在深层永久冻土或泥炭沉积物中保存了数千年的旧碳,因此在土壤表面所含的放射性碳比现代碳要少。研究人员将不同沉积物的放射性碳数据库与对河流中放射性碳的监测相结合,计算了西伯利亚大河流Ob、Yenisey、Lena和Kolyma中多年冻土和泥炭的通量。 研究表明,永冻土和泥炭碳只占这些河流中溶解的有机碳的12%,但占有机颗粒碳的一半以上。季节差异表明,季节性冻结的活跃层和表面永久冻土层的逐渐融化是永久冻土区和泥炭区溶解形式的碳的主要来源,而颗粒状碳的主要来源是数千年前形成的深层沉积物的塌陷。河流间溶解的相对数量与颗粒状永久冻土和泥炭碳的相对数量的差异,与其流域内永久冻土的类型和范围的差异是一致的。 斯德哥尔摩大学(Stockholm University)教授、该研究小组负责人奥尔扬•古斯塔夫松(Orjan Gustafsson)补充称:“河流中有机微粒碳的放射性碳信号,可能是未来几十年监测永久冻土融化释放碳的一个敏感工具。” ——文章发布于2019年5月7日
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    • 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:2022-03-29
    • 许多研究表明,整个北极地区的冻土层融化会造成北极土地的不稳定,并对重要的基础设施和土著社区产生负面影响。日前,美国蒙特雷湾水族馆研究所(Monterey Bay Aquarium Research Institute,MBARI)的一项研究首次记录了北冰洋边缘的水下永久冻土层融化是如何影响海底的,以及近海海底形态发生的显著变化。相关研究成果已发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。 使用舰载声纳和自主水下航行器对海底进行重复测绘是这项研究工作的关键。对加拿大波弗特海的高分辨率水深测量显示,2010年至2019年,海底形态发生了快速变化,出现了多个大型洼地。 研究人员记录了这些形状不规则的陡峭洼地的形成过程。最大的椭圆形洼地深28米,长225米,宽95米。研究小组将这些变化归因于自上一个冰河时代结束以来,冻结在北极大陆架下的永久冻土沉积物逐渐变暖,导致间断性性海底崩塌。人类活动带来的气候变化导致年平均温度上升是北极陆地永久冻土层融化的原因之一。研究小组记录的变化源自更古老、更缓慢的气候变化,这些变化与上一个冰河时代中人类的出现有关。数千年来,类似的变化似乎一直在发生。 永久冻土层融化产生的微咸的地下水沿着残存的永久冻土层的底部边缘向上渗透,加速了上覆沉积物中永久冻土层的融化。充满水的洞穴取代了曾经残留在永久冻土层内的冰。这些洞穴发生周期性地坍塌,形成大型天坑。研究小组还记录了其他由永冻层融化的水形成的独特的海底地形。 研究小组预计,类似的过程也可能发生在其他海底的永久冻土层系统中。由于这是首次在北极进行多波束测深研究,因此这种变化在北极大陆架上的广泛程度尚不清楚。然而,永久冻土层融化可能是塑造整个北极海底地形的重要过程。(刘雪雁  编译)