东西伯利亚陆架炭屑分布特征及其控制因素

炭屑是指示火灾事件的重要指标。全球变暖背景下,环北极地区野火频发,了解炭屑的产生、迁移和埋藏对理解北极气候变化的环境效应及陆源碳源汇过程具有重要意义,而前人对北极海域的炭屑研究十分匮乏。东西伯利亚陆架是全球最大的陆架区,接收和封存着巨量的陆源碳,也是海冰融化、沿岸侵蚀、周边野火频发最显著的地区,因此成为研究北极炭屑记录的重要区域。本文基于2016年首次中俄北极联合科学考察取得的表层沉积物样品,研究了东西伯利亚陆架区不同粒度炭屑的空间分布特征、输运方式及其控制因素。结果表明,东西伯利亚陆架区表层沉积物中炭屑总浓度为4.4×10^(4)~4.1×10^(6)粒·g^(–1),平均浓度为9.3×10^(5)粒·g^(–1)。沉积物中炭屑呈现近岸粗、远岸细的总体分布特征。由于受到水动力、大气等长距离搬运,研究区炭屑颗粒以超细粒为主(平均占83%)。河口水动力作用、沿岸侵蚀、大气传输、海冰搬运、水平向和垂向上的海流搬运等多重控制因素,可能共同影响炭屑的跨陆架输运过程。

北极东西伯利亚陆架表层沉积生物硅分布特征及环境意义

揭示北冰洋陆架区初级生产力变化及其控制因素,对评估北极在全球变化中的地位具有重要意义。本文对北极东西伯利亚陆架87个表层沉积生物硅进行了测试与分析,结果显示,东西伯利亚陆架表层沉积生物硅含量为0.42%~14.11%(平均值为3.12%),大致以165°E~170°E为界,界限以西的拉普捷夫海和东西伯利亚海西部生物硅含量较低(平均值为1.56%),界限以东的东西伯利亚海东部和楚科奇海中西部生物硅含量较高(平均值为9.7%)。综合分析表明,生物硅高值区主要是东西伯利亚海东部及楚科奇海受季节性海冰及太平洋入流水携带更多的营养物质造成的,而低值区除受常年海冰覆盖影响外,河流径流量增加和硅质生物的溶解作用也会导致生物硅含量降低。生物泵效率指标揭示东西伯利亚陆架海域,特别是楚科奇海可能是吸收全球大气CO_(2)的重要汇区。

北极东西伯利亚陆架黑碳的地球化学特征及其环境意义

热成因黑碳与气候变化和人类活动关系密切。在全球变暖背景下,这类碳的排放、从陆向海的转移及其环境归宿对于理解北极快速变化下陆源有机碳的源汇过程及其气候环境效应具有重要的科学意义。北极东西伯利亚陆架是全球最为宽浅的陆架,接收了大量来自径流和海岸侵蚀输入的陆源物质,尤其近年来环北极野火的频繁发生,因而成为研究北极沉积黑碳源-汇过程的理想区域。本研究对东西伯利亚陆架表层沉积物中黑碳的含量和组成、空间分布特征及其影响因素等进行了研究,结果表明,黑碳的含量为0.1~2.3 mg/g,平均为0.99 mg/g,其中来自生物质燃烧贡献为主的焦炭平均占70%以上。黑碳总体空间分布具有显著的异质性,拉普捷夫海和东西伯利亚海西部地区黑碳含量较高,与海岸侵蚀和河流输入关系密切;陆架东部(包括楚科奇海)陆源输入相对较少,黑碳含量相对较低。不同类型黑碳的空间分布格局显著不同;对于近岸区,来自径流和海岸侵蚀的输入可能是焦炭从陆向海的主要输入方式。

北极东西伯利亚陆架沉积有机碳的源汇过程研究进展

东西伯利亚陆架作为全球最为宽浅的陆架之一,在全球变暖和北极快速变化背景下,受海冰减少、冻土退化、径流增加和海岸侵蚀加剧等因素的影响,该区沉积有机碳的来源、输运和埋藏发生着显著变化,且不同地区之间差异显著。东西伯利亚海西部和拉普捷夫海沉积有机碳以陆源贡献为主,海岸侵蚀作用提高了冻土碳的入海通量,对气候变化具正反馈效应;楚科奇海具有较高的有机碳埋藏效率,季节性海冰变化对有机碳的源汇有直接的影响。受沉积水动力作用影响,陆源沉积有机碳从勒拿河河口输运到陆架边缘需3000~4000年,不同类型有机碳存在显著的分异和降解。陆架有机碳埋藏具有显著的时空差异,大量高活性的冻土碳由陆向海的快速沉积对于北极土壤碳库的稳定性、水生环境有机碳的矿化及CO2的排放等方面具有重要的意义。今后该区的研究应加强综合地球化学指标和典型有机分子碳同位素等手段的应用,开展区域对比研究,重视海冰过程与有机碳源汇的联系,结合区域碳循环多模型集成,从现代过程与地质记录、替代指标与数值模拟相结合的角度去认识不同时间尺度快速气候变化下的有机碳源汇格局及其气候环境效应。