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1、第19卷第1期地球科学进展Vol.19No.12004年2月ADVANCEINEARTHSCIENCESFeb.,2004文章编号:100128166(2004)0120120211中国区域碳循环研究进展与展望X111121戴民汉,翟惟东,鲁中明,蔡平河,蔡卫君,洪华生(1.厦门大学海洋环境科学教育部重点实验室环境科学研究中心,福建厦门361005;2.美国乔治亚大学海洋科学系,阿森斯乔治亚30602)摘要:中国陆地和海洋生态系统的区域碳循环在全球碳循环过程中占有重要地位。目前,中国陆地生态系统在全球碳循环中的地位和作用已有比较深入的研究,而中国边缘海系统碳
2、循环研究相对薄弱。简要回顾中国碳循环(以现代过程的描述为主)的研究动态,重点阐述中国边缘海碳循环研究概况及CO2的海—气交换、有机碳循环、颗粒有机碳的输出、河流的输运等海洋碳循环过程的关键科学问题。在汇总补充及数据更新的基础上勾画了中国区域碳循环框架。我们认为,中国的区域碳循环过程尚有诸多未知量和不确定性,缺乏把陆、海、气作为一个系统的综合研究,海洋生态系统碳循环研究尤其需要加强。中国边缘海的碳循环研究应当围绕CO2的汇源过程这一碳循环的中心问题,深入开展边缘海碳的生物地球化学及其与大气CO2的耦合作用等方面的研究。关键词:碳循环;CO2;海洋生物地球化学;
3、边缘海;中国中图分类号:P73614文献标识码:A[9]工业革命以来,化石燃料燃烧等人类活动已经(图1)。显著地改变了全球碳循环,突出地表现为大气CO2但迄今为止,碳循环研究存在诸多不确定性,如[1]我们依然难以定量表征由农业化、森林砍伐等人类的平均浓度从过去42万年中的180～300μL/L[2,3]活动所导致的全球效应[10];对陆架边缘海是大气上升到目前的370μL/L。[9,11,12]大气CO2时空变化受控于由海洋碳酸盐体系CO2的源或汇也依然在争论之中;对CO2海驱动的溶解度泵和浮游生物驱动的“生物泵”过程,—气交换,碳在海洋真光层、深海的迁移转
4、化,以至以及大气CO2与陆地植被光合/呼吸作用的相互作最终输出到沉积物的埋藏过程和速率仍认识模糊;用,因此,对CO2的研究涉及全球碳循环的系统过对ElNiÌo等一些气候变异的影响也不甚了解。[4]程。过去的10年中,我们对碳循环的了解已有长查明大气CO2的源、汇的量级与机制,有助于[5]足的进展。如目前的观测结果证实了以往仅用了解人为CO2在当前全球变化背景下的归宿,不仅模型展示的海洋作为碳汇的量级,直接检测到的海具有重大的科学意义,也将为人类调控全球气候变[6,7]水中无机碳量的增加亦证实了以往用放射性碳化提供重要理论基础,还对全球人类活动及各国制核素所观
5、测到的结果。放射性和稳定同位素的应用定经济和社会发展战略具有指导意义,而且对国家为全球碳循环研究提供了强有力的工具;森林的统环境外交政策的制定也有重要参考价值。计和植被遥感的研究表明北半球陆地是显著的碳中国人口众多,近来经济发展迅速,我国在[8]汇。最近全球海洋通量联合研究根据最新数据1995年的化石燃料等能源的生产和消耗均已占世[13]更新了1995年IPCC绘制的全球碳循环箱式框图界的10%,到了2000年,我国因化石燃料燃烧所X收稿日期:2002201219;修回日期:2003209218.3基金项目:国家自然科学基金项目“南海北部海气CO2通量与上层
6、生物地球化学过程的相互作用”(编号:40176025);国家重点基础研究发展规划项目“地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录”(编号:G2000078500)资助1作者简介:戴民汉(19652),男,浙江人,教授,主要从事海洋生物地球化学研究.E2mail:mdai@xmu.edu.cn第1期戴民汉等:中国区域碳循环研究进展与展望121[9]9图1碳在全球诸储库间的年平均通量(10tC/a)Fig.1Averageannualfluxesbetweenglobalcarbonpools99方框中左边数字为储量(10tC),右边括号中数字为平均每年因人为输入导
7、致的增加量(10tC/a)9排放的CO2已达0.73GtC,占全球排放量的成的CO2排放已升高为0.0816×10tC/a;生物量[14]910.6%,中国的碳循环问题也因此日益受到国际燃烧的量约为0.175×10tC/a。此外,按照方精云[16]社会的关注。此外,中国地域广大,自然地域类型多等的计算方法,目前中国的人体呼吸相当于9样,陆地和海洋的生态系统受季风驱动,受到青藏高0.102×10tC/a。原和西太平洋暖池这两个重要的地球气候系统驱动1.2大气CO2库力的直接调制,区域碳循环过程与全球变化的相互1989年在青海海拔3816m的瓦里关山顶建作用十分
8、突出。中国的江河资源丰富但受人类扰动立了世界上第一个
