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新技术揭示南极海域冬季释放大量二氧化碳

2018-9-21 9:02:39 来源:中国矿业报

美国国家科学基金会(NSF)日前发表文章称,NSF资助的南大洋碳和气候观测与建模项目通过一系列潜水和漂流机器人在南大洋收集了几个冬季的数据,研究发现,南极洲周围海冰的开阔水域在冬季释放出的二氧化碳比以前人们认为的要多得多。

南大洋碳和气候观测与模拟(SOCCOM)项目由NSF通过其极地项目办公室(OPP)资助,项目为期6年,共资助2100万美元。此外,美国国家海洋与大气管理局(NOAA)和美国国家航空航天局(NASA)为SOCCOM提供额外支持,NSF下属的OPP通过美国南极计划协调美国在南极大陆的所有科学研究。作为SOCCOM项目的一部分,华盛顿大学、普林斯顿大学和其他几个海洋学机构的研究人员监测周围海域释放的二氧化碳量。

南大洋区域在全球气候中发挥着重要作用,南大洋是世界上流速最快的水体之一,南极洲则是这个星球上风暴最凶猛的地方,上述情况致使从该地区获取数据非常困难。在冬季,获取数据则更难。然而,来自南大洋的数据对于建立大气二氧化碳与极地海洋相互作用的全球全景图至关重要。此前该地区的冬季测量主要通过穿越南美洲和南极洲之间的德雷克海峡的科考船和极地研究站获得,但是获取的数据很少而且不全面。SOCCOM使用浮动仪这一新技术,已经在这个数据贫乏的地区收集了大量有价值的数据资料。经过4年的监测,SOCCOM已经获取了比以往几十年都多的数据。研究人员指出,观测到的数据令人非常惊讶,因为此前南大洋被认为是当代海洋吸收二氧化碳的关键,而如果真的像这些数据所表明的那样,那就意味着我们需要重新考虑南大洋在碳循环和气候中的作用。

负责观测南大洋的主要仪器是浮动观测仪,它随着水流漂移并通过电力控制其浮力以收集不同深度的观测值,随后上升到水面测量表面水的特性,最后它们浮出水面后通过卫星将观测到的数据发回地面接收站。该仪器与仅测量海洋温度和盐度的常见Argo浮动仪器不同,SOCCOM浮动观测仪还监测溶解的氧、氮和pH以及水的相对酸碱度。研究使用测量的pH值来计算溶解的二氧化碳量,再用它来计算水吸收或向大气排放的二氧化碳强度。

研究分析了2014年~2017年间35个浮动观测仪收集的数据,并分析了更多仪器的更新数据,以确定季节性或多年期的趋势。观测数据显示,在冬季,南极洲海冰附近的开阔水域释放出的二氧化碳量远远超过预期。研究人员指出,该区域释放大量的二氧化碳并不奇怪,因为该区域深水中含有极为丰富的碳,但由于此前从冬季对该区域获取的数据有限,低估了释放二氧化碳的程度,这意味着南大洋所吸收的碳量要比想象的少。

研究人员发现,南大洋水域的pH接近中性,这与此前人们认为的南大洋吸收大量的碳的研究结果相反,或许在海洋中的其他地方有未发现的碳吸收机制,这样便会解答这次新的发现。□(牛艺博)

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