南海海盆尺度海表二氧化碳分壓場的重建

2021-10-12 07:05
科學中國人·上半月 2021年5期
關鍵詞:鹽度潮汐深海

廈門大學近海海洋環境科學國家重點實驗室王桂芝教授等基于遙感數據反演的海表二氧化碳分壓的氣候態模式建立了經驗正交函數,以實測海表二氧化碳分壓數據為時空基準,重建了海表二氧化碳分壓的時空場。相關成果發表于Earth System Science Data。海洋吸收大氣二氧化碳的能力由海-氣二氧化碳通量來體現。該研究集成了南海海盆2000—2017年夏季海表二氧化碳走航的實測數據和南海定點時間序列站SEATS(18°N, 116°E)的觀測數據,結合對應年份整個海盆區遙感反演的海表二氧化碳數據,以0.5°×0.5°的網格精度成功地重建了南海海盆海表二氧化碳分壓完整的時空場。

中國東部邊緣海沉積有機碳活性及埋藏評價

中國科學院海洋研究所海洋生態與環境科學重點實驗室宋金明團隊揭示了黃東海泥質區顯著不同的有機碳活性與埋藏模式。相關成果發表于Journal of Geophysical Research-Oceans。黃海泥質區由于受到黃海冷水團和氣旋型渦流的影響,導致有機碳沉積速率較慢,且有機碳在水柱中經歷了較高程度的降解,其所埋藏的有機碳活性較低,傾向長久保存。東海泥質區沉積速率較快,埋藏的有機碳活性較高,復雜的水動力過程促使物理再造過程和活性有機質對惰性有機質的激發效應使得有機碳的再礦化速率較高。文章解釋了盡管東海泥質區有機碳的沉降通量是黃海泥質區的5倍,但兩個區域有機碳埋藏效率卻相差不大(~35%)的原因。

大氣沉降對深海碳輸出的影響

中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室(LTO)研究員修鵬團隊在大氣沉降對深海碳輸出的影響機制和模擬方面取得進展。相關成果發表于Geophysical Research Letters。研究海區屬于季節性寡營養鹽海區,大氣N輸入在夏秋季時能促進微微型浮游植物的生長,增加中小型浮游動物的生物量。浮游動物為冬春季硅藻的生長帶來了捕食壓力,降低了硅藻的生物量。由于硅藻個體較大并且其產生的蛋白石對于POC具有壓艙效應,硅藻生物量的降低導致了深海POC輸出通量的減弱。夏秋季時,大氣Fe輸入的影響不顯著。冬春季時,垂向混合帶來了充足的N,大氣Fe輸入促進硅藻的生長,增加POC深海輸出通量。

潮汐變化對美國海岸洪災發生頻率的影響

中國科學院精密測量科學與技術創新研究院柳林濤研究員與國內外科學家合作,評估了潮汐變化對海岸洪災發生頻率的影響,指出潮汐長期變化對海岸洪災的貢獻。相關成果發表于Science Advances。海岸洪災一般是指沿海地區由海平面上升、風暴潮增水和天文大潮等引起的極值水位而導致的洪水。該研究對位于美國海岸的40個驗潮站的潮汐資料進行數據分析,發現由于潮汐增強,有18個地點的小型洪水的頻率增加,而潮汐的減弱抑制了11個地點的小型洪水發生。河口的NF頻率變化最大,主要由人為因素,例如河道疏浚等引起。此外,在海平面上升的背景下,潮汐變化(增強)額外增加了約27%的小型洪水發生頻率。

深海難培養微生物特殊生命過程認知研究

中國科學院海洋研究所孫超岷課題組開展了深海難培養微生物-軟壁菌門(Tenericutes)細菌純培養及其特殊生命過程的研究。相關成果發表于The ISME Journal。深海蘊含著海量的微生物資源,卻是地球上人們了解最少的生境之一。迄今為止,99.9%以上的深海微生物無法獲得純培養,稱之為難培養微生物,是地球上尚未實現有效開發的巨大生物資源庫。課題組通過在基本培養基中添加大腸桿菌DNA的新穎手段,富集并純培養了一株Izemoplasma綱的軟壁菌,揭示了其代謝有機物和硫代硫酸鈉進行能量轉換的機制。借助“科學”號科考船的裝置進行了深海原位實驗,驗證了該菌在自然生境中也具有降解DNA參與能量合成的獨特生命過程。

咸海流域水資源利用和“水、能源、食物、生態”紐帶關系研究

中國科學院新疆生態與地理研究所研究員羅格平研究團隊與比利時根特大學、德國柏林工業大學合作,從“水、能源、食物、生態”紐帶關系出發,研究如何優化咸海流域的水資源綜合管理。相關成果發表于Journal of Hydrology。研究表明,貝葉斯網絡能夠有效模擬該流域的“水、能源、食物、生態”紐帶關系。在蘇聯解體之前,咸海入湖水量對徑流量、農業用水等較敏感,而解體后對流入綠洲外部洼地水量、水庫運行等敏感程度顯著升高。短期而言,減少流入洼地水量、改善種植結構可改善咸海生態環境;長期而言,全面普及節水滴灌可增加咸海入湖水量并遏制土壤次生鹽漬化、水質惡化等生態問題。

將三甲胺氧化為氧化三甲胺協助海洋細菌適應高靜水壓

中國海洋大學海洋生命學院、深海圈層與地球系統前沿科學中心張玉忠教授團隊與山東大學等單位聯合開展了深海細菌耐壓機制研究。相關成果發表于Science Advances。論文以深海細菌Myroides profundi D25為研究對象,發現該菌株能夠利用三甲胺(TMA)轉運載體TmaT吸收深海環境中的TMA,然后在細菌胞內誘導表達三甲胺單加氧酶MpTmm,將TMA氧化為氧化三甲胺(TMAO),并在胞內累積。在深海高壓下,TMAO能夠保護蛋白質等生物大分子維持正常的構象,發揮生物學功能,從而使得D25菌株具有耐受深海高靜水壓的能力,維持生存和生長。

海表鹽度的內部變率特征及其對長期趨勢評估的影響

中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點試驗室(LTO)研究員杜巖團隊研究了全球海表鹽度的內部變率特征及其對長期趨勢評估的影響,修正了IPCC關于全球水循環增強的結果。相關成果發表于Journal of Climate。在全球變暖的背景下,盡管全球海表溫度(SST)持續增加,但水循環/海表鹽度(SSS)在空間和時間上均表現出多樣的變化特征。研究結果顯示,海表鹽度作為“海洋雨量計”,SSS內部變率對熱帶區域長期趨勢的貢獻可高達40%,因此海表鹽度長期趨勢的評估需要重新考慮內部變率的影響,該結論修正了IPCC關于21世紀50年代以來全球水循環增強的結果,有助于提高預測鹽度/水循環未來變化的準確性。

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