海洋是地球上最大的活性碳库.有机碳作为海洋固碳的主要形态,其沉积和埋藏在全球碳循环中扮演着重要的角色.本文利用采自渤海、黄海和东海海域的5796个站的沉积有机碳含量及相关地球化学和沉积学参数,编制了系列图件,总结阐述了中国东部近海沉积有机碳分布和埋藏规律;基于获得的现代沉积物收支数据,系统估算了渤海、黄海和东海有机碳埋藏通量;在此基础上综合评估了中国东部近海沉积碳汇效应强度,基本摸清了渤海、黄海和东海沉积有机碳“家底”.研究结果表明,渤海、黄海和东海沉积有机碳含量介于0.00%~2.12%之间,平均含量为0.47%±0.26%.有机碳含量主要受细粒沉积物组分控制,泥质区有机碳含量平均值比非泥质区高39%.渤海、黄海和东海现代沉积有机碳主要埋藏在七大泥质区,其沉积有机碳埋藏通量合计约为8.20Mt C a^(–1).其中,生源有机碳埋藏通量为6.92Mt C a^(–1),与我国东部九大水系流域硅酸盐风化强度相当.在自然状态下,中国东部近海沉积物中每年固定的有机碳相当于25.37Mt大气CO_(2),具有非常可观的碳汇效应.渤海、黄海和东海陆源有机碳的分布和埋藏主要受大河输入和海区复杂水动力环境的影响,但筑坝等人类活动已显著改变了近海泥质区有机碳的埋藏.
南大洋因其面积广阔等优势,能够存储更多的热量和二氧化碳(CO_(2)),因此在全球碳循环及气候变化中的地位十分重要。罗斯海作为南大洋第二大边缘海,是研究古海洋演化的理想海域。本研究采用罗斯海陆坡和海盆区的3根插管沉积物岩芯——BC008(水深1063 m,长27 cm,年龄6.0~14.8 ka B.P.)、BC010(水深2055 m,长44 cm,年龄0~15.5 ka B.P.)和BC006(水深2120 m,长54 cm,年龄0~22.3 ka B.P.),通过分析其生物硅含量及浮游有孔虫碳同位素比值(Nps-δ^(13)C)的变化发现,生物硅含量在末次冰消期较高,在约16 ka B.P.达到极大值,这指示了冰消期罗斯海海域深层水上涌增强并在约16 ka B.P.最为剧烈。与此同时,Nps-δ^(13)C的负偏,指示了南大洋上涌的水团将溶解的硅酸盐传递至海洋表层的同时,也将碳同位素等化学信号传递至表层海水。深层水上涌在末次冰消期显著增强的趋势,与大气CO_(2)浓度在冰消期之后的急剧上升十分吻合,这进一步验证了冰消期南大洋深层水上涌的假说及其对大气CO_(2)浓度上升的贡献。此外,本研究进一步讨论了引起末次冰消期南大洋深层水上涌的可能触发机制,主要可能因南北两极热量分布不均,导致南半球西风带位置和强度以及大西洋经向翻转流强度发生变化,进而驱动南大洋深层水上涌。
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