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联合应用210Po-210Pb和黑碳示踪南海中层水体颗粒有机碳沉降动力学

批准号:
42076030
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
杨伟锋
依托单位:
学科分类:
海洋化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨伟锋

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
中层海洋碳循环决定了年代际-百年时间尺度上海洋吸收CO2的能力,但现有研究表明中层海洋碳收支不平衡,对颗粒有机碳(POC)沉降过程理解的局限性是问题的关键之一。课题立足现有研究基础,以中层水体POC沉降动力学为切入点,选择南海为目标区域,以甄别不同途径输入的POC为突破口,联合运用放射性同位素(210Po和210Pb)和地球化学指标(黑碳)定量陆架沉积物水平输送和当地生源颗粒沉降对中层水体POC的贡献,从宏观角度揭示南海中层水体POC沉降通量的时空特征及衰减动力学规律,从微观角度阐释颗粒物沉降速率、化学组成和水文条件对POC沉降动力学的影响,获取中层水体POC循环的关键动力学参数,探明南海上层-中层水体POC之间的耦合关系,综合评价南海在年代际-百年时间尺度上的储碳能力。项目将在陆架-海盆相互作用复杂的边缘海中层水体POC沉降动力学方面取得突破。
英文摘要
Carbon cycling in the mesopelagic ocean largely determines the ability of global oceans to sequestrate carbon dioxide over decadal to centurial timescales. Available datasets reveal a noticeable carbon imbalance between particulate organic carbon (POC) supply and carbon demanding in the mesopelagic water, partially due to the limitation on the understanding of POC sinking within this dark and crucial oceanic regime. This project will focus on the kinetics of POC sinking in the mesopelagic water of the South China Sea. By using radionuclides (210Po and 210Pb) and a geochemical tracer (soot black carbon), shelf sediment derived POC (via resuspension and lateral transport) would be discriminated from locally settling POC (biogenic in the local euphotic zone). This separation of locally sinking POC would be used to illustrate the spatiotemporal pattern of POC sinking flux in the mesopelagic zone and to characterize its downward attenuation through mathematical approaches. In addition, particle sinking velocity will be constrained via simulating the distributions of 210Po below the euphotic zone. Together with particulate component analysis, the influence of both sinking velocity and particle composition on POC sinking flux would be investigated in depth. A cluster of crucial parameters, including remineralization depth, carbon sequestration ratio etc., could be finally calculated to synthetically examine the coupling of POC between the euphotic zone export and mesopelagic attenuation and to evaluate the ability of mesopelagic water to sequestrate carbon dioxide in the South China Sea. This project will make progress in the understanding of the POC cycling in marginal seas where there exist complicated shelf-basin interaction and material exchange.
中层海洋的碳循环决定了年代际-百年时间尺度上海洋储存CO2的能力。然而,碳收支的不平衡反映了目前对中层海洋POC沉降过程理解的局限性是问题的关键之一。项目针对南海中层水体POC的沉降动力学,应用同位素技术系统地开展了研究,建立了中层水体颗粒态黑碳(PBC)作为跨陆架颗粒物输送的定量指标,量化评估了径流输入对海盆PBC以及溶解态黑碳的贡献,发展了210Po–PBC联合应用定量中层水体不同来源POC沉降通量的方法,获得了南海中层水体中较高时空分辨率的POC沉降通量图像,解析了其变化规律,厘清了其动力学特征,初步阐释了其调控机制。宏观上,高时空分辨率210Po/210Pb信号揭示了南海可以以17ºN划分为南部海盆和北部海盆,南部海盆表层-中层具有更弱的210Po亏损特征,真光层具有较低的POC含量。南、北海盆真光层POC沉降进入中层水后的垂向衰减均遵守一级动力学规律(指数衰减),再矿化深度分别为329 m和528 m。中层POC沉降通量的衰减同时符合传统的幂函数规律,春季和夏季南部海盆的衰减指数分别为0.89和1.04,北部海盆分别为0.63和0.70。再矿化深度和衰减指数一致地揭示了南部海盆中层水体POC比北部海盆更快的再矿化速率。机制上,温度是调控南海中层水体POC垂向衰减的主要因子(可解释56%),单一颗粒物组分与POC沉降通量之间不存在简单的关系。一维逆向模型揭示了南海中层水体颗粒物主要为慢速–中速(6–51 m d-1)沉降颗粒。全球尺度上,南海中层水体生物泵具有较高的效率,但随着水温升高南海生物泵效率会降低。项目的结果为南海的地球系统模型提供了关键的实测动力学参数,为从年代际时间尺度上评估南海的储碳能力及其对气候变化的调控作用提供了重要信息。
常关型氧化镓基异质结场效应晶体管研究
  • 批准号:
    62171396
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    杨伟锋
  • 依托单位:
南海上层水体黑碳颗粒动力学的同位素示踪
  • 批准号:
    41476061
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    杨伟锋
  • 依托单位:
台湾海峡边界清除作用的同位素示踪
  • 批准号:
    41076043
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    杨伟锋
  • 依托单位:
颗粒物化学组分对230Th和231Pa的清除与分馏作用研究
  • 批准号:
    40606022
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    29.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    杨伟锋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金