地球系统模式CESM1-BGC模拟的西北太平洋海气CO_2通量随季节演变的年际变率主导模态

海气CO_2通量的年际变率是气候学界关注的一个前沿问题.本文基于地球系统模式CESM1-BGC,采用季节依赖的经验正交函数分解(S-EOF)分析方法,研究了热带西北太平洋(0°~35°N,110°E^150°E)海气CO_2通量随季节演变的年际变率主导模态.结果表明,该年际主导模态对应厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)从发展到衰减的演变过程.在El Nio发展年的夏季和秋季,海水CO_2分压的贡献略大于交换系数的贡献(即风速的贡献),两者共同作用使得西北太平洋吸收的CO_2增多.在El Nio成熟位相的冬季,西北太平洋异常反气旋建立,其西北侧的异常西南风使得中国东南沿海及附近海域的风速减弱,从而降低交换系数,导致中国东南沿海及附近海域吸收的CO_2减少.随后的次年春季,西太平洋异常反气旋继续维持,但位置东移,西南风的异常减小了风蒸发进而增加了中国近海海水温度,从而引起海水CO_2分压增大,使得中国近海海域吸收的CO_2减少,这一影响超过了交换系数减少所带来的影响.

全球海洋碳循环三维数值模拟研究

基于海洋环流模式POP和生物地球化学模型OCMIP-2,建立了全球海洋碳循环模式,并用于对全球海洋碳循环的模拟研究。该模式在大气CO2为283×10-6条件下,积分3 100a,达到工业革命前的平衡态。在此基础上,用历史时期观测的大气CO2浓度进行强迫,模拟了历史时期的海洋碳循环。模拟的无机碳浓度、总碱度与基于观测得到的结果基本一致,模式能够较好地模拟全球碳循环过程。模拟结果表明,在北半球中高纬度和南半球的中纬度,海洋是大气CO2的主要汇区;在赤道南北纬20°之间和南大洋50°S以南,海洋表现为大气CO2的源区。在1980s海洋吸收CO2速率(以C计)为1.38Pg/a,1990s为1.55Pg/a。海洋中人为碳在北大西洋含量最大,向下到达海底并向南输运到30°N附近;在南极附近,浓度较小,深度达到3 000m;在中纬度,人为碳被限制在温跃层以上。

2016年冬末长江口及邻近海域海气CO2交换特征分析

基于2016年3月对长江口及邻近海域的调查,剖析该海域CO_2分压及相关参数的区域分布特征,估算其海-气界面CO_2的交换通量,并探讨了源/汇分布特征背后的物理机制。研究表明,调查区域海表p CO_2变化范围为321~575μatm,整体呈现出近岸高、离岸低的分布趋势。至冬季末期,海表p CO_2分布主要受控于低温低盐高p CO_2的河口水与高温高盐低p CO_2的东海陆架水的水团混合影响,水体垂直混合作用对海表p CO_2影响不大。长江口及邻近海域冬季整体表现为大气CO_2的弱汇,通量值为-4.43±7.41mmol/m2/d。从区域碳汇强度看来,近岸长江冲淡水区近乎与大气保持平衡,黄东海混合水区和台湾暖流区表现为大气CO_2的中/强汇,是冬季末期海洋吸收大气CO_2的主要贡献区域。