研究揭示全球海洋生物碳泵分布格局

廈門(mén)大學(xué)海洋與地球學(xué)院、近海海洋環(huán)境科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室教授王為磊聯(lián)合國內外研究人員在海洋生物碳泵研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。12月7日，相關(guān)成果發(fā)表于《自然》。

該研究利用自主研發(fā)的逆向反演模式，推演出全球尺度海洋生物碳泵的分布格局，揭示了平流+擴散輸出在全球生物碳泵及深層海洋碳收支中的重要作用，為全球變化背景下海洋碳匯的估算提供了重要參考。

海洋生物碳泵通過(guò)將有機碳從表層輸出到中深層海洋，實(shí)現對大氣二氧化碳的長(cháng)時(shí)間封存，是海洋碳匯過(guò)程的重要組成部分。然而，海洋生物碳泵涉及多個(gè)復雜過(guò)程，且難以觀(guān)測和量化。目前，對海洋生物碳泵的直接觀(guān)測主要利用沉積物采集器，數據極為稀少，而基于地球系統模式和衛星觀(guān)測的估算則存在較大分歧。因此，對海洋生物碳泵的準確估量是目前氣候科學(xué)及地球科學(xué)研究所面臨的重大挑戰。

該研究基于自主研發(fā)的海洋生物地球化學(xué)逆向反演模式，通過(guò)整合海洋碳、磷和氧元素的循環(huán)，建立了生物碳泵以及營(yíng)養鹽等參數的反演關(guān)系。研究主要的創(chuàng )新點(diǎn)在于，由水文參數的分布反推生物碳泵通量，避免了對海洋生物碳泵具體過(guò)程的直接模擬。

該研究根據有機物的輸出形式將生物碳泵分為平流+擴散輸出和非平流擴散輸出。課題組研究發(fā)現，平流+擴散輸出在部分區域的貢獻率可高于50%。這些區域主要分布在中高緯度海洋。研究還發(fā)現，如果考慮全路徑碳輸出，大洋中總碳輸出可以滿(mǎn)足中深層海洋呼吸作用的碳需求。

研究進(jìn)一步從碳在海洋中的滯留時(shí)間角度，提供了光合作用生成的有機碳和由生物碳泵產(chǎn)生的再生溶解無(wú)機碳儲量的停留時(shí)間(τ)分布函數，首次為生物碳泵提供了時(shí)間域視角。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06772-4