Nature：全球尺度！为海洋碳汇的估算提供重要参考

Nature：全球尺度！为海洋碳汇的估算提供重要参考

【导读】

北京时间12月7日凌晨，厦门大学海洋与地球学院、近海海洋环境科学国家重点实验室王为磊教授联合国内外研究人员在海洋生物碳泵研究领域取得的最新成果发表于国际顶尖期刊Nature。

该研究利用自主研发的逆向反演模式，推演出全球尺度海洋生物碳泵的分布格局，揭示了平流+扩散输出（包括混合层泵、潜沉泵和溶解有机碳扩散输出等）在全球生物碳泵及深层海洋碳收支中的重要作用，为全球变化背景下海洋碳汇的估算提供了重要参考。

海洋生物泵通过将有机碳从表层输出到中深层海洋，实现对大气二氧化碳的长时间封存，是海洋碳汇过程的重要组成部分。然而，海洋生物碳泵涉及多个复杂过程，且多难以观测和量化。目前，对海洋生物碳泵的直接观测主要利用沉积物采集器，数据极为稀少，而基于地球系统模式和卫星观测的估算则存在较大分歧（5-12 Pg C yr−1）。因此，对海洋生物碳泵的准确估量是目前气候科学及地球科学研究所面临的重大挑战。

本研究基于自主研发的海洋生物地球化学逆向反演模式，通过将海洋碳、磷和氧元素的循环进行整合，建立了生物碳泵以及营养盐等参数（包括溶解无机磷DIP、溶解无机碳DIC、总碱度ALK、氧气O2和溶解有机碳DOC）的反演关系。主要的创新点在于，由水文参数的分布反推生物泵通量，避免了对海洋生物碳泵具体过程的直接模拟。这是由于当前对生物泵具体过程的认知不足且观测数据少，易造成过度参数化和对同一过程的重复计算。而反推生物碳泵通量的理论支撑为：无论有机碳以何种路径输出，它必然影响水文参数的分布，如果能准确模拟上述水文参数，便可以反推有总有机碳通量。

本研究根据有机物的输出形式将生物碳泵分为平流+扩散碳输出和非平流扩散输出（包括沉降颗粒有机碳（POC）重力泵、浮游动物迁徙泵等具有显著垂向输送作用的过程）。本研究进一步从碳在海洋中的滞留时间角度，提供了光合作用生成的有机碳和由生物碳泵产生的再生DIC储量对停留时间（τ）的分布函数，首次为生物碳泵提供了时间域视角。

研究发现，指征POC衰减速率的马丁曲线指数b值与海表温度的线性相关。可能的原因包括较高的温度促进再矿化和增强水体层化等机制，而温度随纬度的梯度分布可以作为各过程的综合指征物（proxy）。如果假定这一温度依赖性在未来仍然存在，基于2099年RCP 8.5排放情景下的海洋温度变化，预期全球变暖将导致有机物表层循环增强，使更多的碳留在上层海洋和大气中。

论文信息：

标题：Biological carbon pump estimate based on multidecadal hydrographic data

出版信息：Nature ，06 December 2023

DOI：10.1038/s41586-023-06772-4

转自：“科研之友 ScholarMate”微信公众号

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