近日，厦门大学海洋与地球学院蔡明刚教授课题组与合作者在Science of the Total Environment发表了题为“Spatial and temporal trends of anthropogenic carbon storage in typical marginal seas along the Asia continent in the northern hemisphere”的研究成果。研究认为，海洋人为碳储量及其变化，是影响全球碳循环的可能关键问题，北半球边缘海仍维持可观的储碳速率，过剩人为碳的持续注入将加剧酸化过程，海水中各类化学平衡体系不断改变，原有海洋生境稳定性被打破，海洋生态系统将面临持续性长期影响。

1｜研究背景

        二氧化碳是全球气候变化的潜在驱动因素之一。自第一次工业革命以来，大气二氧化碳浓度持续增加。人类活动，如化石燃料燃烧、水泥生产等导致的二氧化碳排放，被认为是大气二氧化碳增加的主要原因。相比于地球外圈层的天然碳库，我们将人类活动导致的增量二氧化碳定义为“人为碳（anthropogenic carbon）”。海洋碳循环在全球气候调控中起到关键作用，得益于海洋巨大的面积，近30%的人为碳以无机碳的形式经海气交换为海洋所吸收。人为碳的持续增加打破了原有的海水碳酸盐体系平衡，海洋酸化趋势显现，进而影响海洋生态系统。边缘海是近海与开阔大洋之间进行能量和物质交换的重要通道，受人为活动影响较为显著，其吸收储藏人为碳的潜力极有可能被低估。人为碳在海洋中储藏的比例、未来海洋对于人为碳的储存和吸收速率的变化及影响因素等，遂成为研究重点。

图1.（a）各研究区域人为碳断面分布示意图，（b）南海、西太平洋、白令海及北冰洋水柱人为碳储量与空间变化，（c）南海、白令海及北冰洋人为碳储藏速率

2｜研究结果

        针对上述科学问题，蔡明刚教授团队与合作者依托中国第七次北极科学考察航次（CHINARE2016）、国家自然科学基金委共享航次南海中部航次（NORC2016-06）、国家自然科学基金委共享航次南海中部航次（NORC2016-09）等航次，根据瞬态示踪剂数据，利用运移时间分布法（transit time distribution，TTD），开展研究海域的人为碳分布与储藏率等研究。北半球人口密集，工业活动广泛，一般被认为系全球碳排放的主要区域。本研究选取南海、吕宋海峡、西太平洋、东海、日本海、鄂霍次克海、白令海及北冰洋为典型研究区域。从热带到极地海域，水体人为碳含量随纬度的增高而增加。北冰洋水体人为碳含量最高，大西洋水体输入是主要机制。利用重复断面观测数据，估计了研究海域水体人为碳分布的时间变化趋势。从南海到北冰洋，人为碳储藏速率随纬度增高而逐渐增加。北冰洋人为碳储藏速率最高，为0.6 molC·m^-2·yr^-1，南海人为碳储藏速率最低，为0.2 molC·m^-2·yr^-1。整体看，与全年温度较高的西太平洋和南海相比，北冰洋受全球气候变化的影响最为显著，温度是最重要的影响因子。由于气候变暖，北冰洋海冰覆盖逐年下降，阳光反照率的降低加速了海冰的融化。短期内，上述变化可能强化人为碳由大气向海洋的转移；但在更长时间尺度上，增温情况下，正反馈（即二氧化碳吸收减少）效应可能会发生。一旦海冰完全消失，北冰洋将由碳汇（sink）转化为碳源（source）。

         总体看，北半球边缘海仍维持可观的储碳速率，过剩人为碳的持续注入将加剧酸化过程，海水中各类化学平衡体系不断改变，原有海洋生境稳定性被打破，海洋生态系统将面临持续性长期影响。

图2. 选定海域的人为碳垂直断面分布，（a）为南海18° N断面，（b）为跨越吕宋海峡的20° N断面，（c）为东海断面，（d）为鄂霍茨克海断面，（e）为白令海断面，（f）为北冰洋170° W断面

3｜研究团队

        我课题组毕业生，现就职于广东海洋大学的黄鹏博士为论文第一作者，蔡明刚教授为通讯作者，厦门大学王炜珉、柯宏伟、刘勉、邓恒祥、陈勉、郑雪红、王春卉以及广东海洋大学陈法锦教授为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(41906041，41776088，41976216)的资助。

论文来源：

Peng Huang, Weimin Wang, Fajin Chen, Minggang Cai*, Hongwei Ke, Mian Liu, Hengxiang Deng, Mian Chen, Xuehong Zheng, Chunhui Wang（2022）. Spatial and temporal trends of anthropogenic carbon storage in typical marginal seas along the Asia continent in the northern hemisphere. Science of the Total Environment. Available online 3 February 2022, 153580, In Press, Journal Pre-proof. 

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https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153580