大西洋和地中海的二氧化碳储存和海气通量，一项综合研究

（1985-2018）

地球气候变化是一个全球性的问题，而海洋在其中扮演着至关重要的角色。海洋吸收了大气中大部分的过量二氧化碳，就像一个巨大的碳“海绵”。一项新的研究深入探讨了大西洋和地中海在过去几十年中吸收和储存二氧化碳的能力。研究发现，这两个海域在减缓气候变化方面发挥了重要作用。

海洋吸收二氧化碳主要是因为海水与大气之间的气体交换。当海水与空气接触时，二氧化碳会从大气中溶解进入海水。海洋中的生物，如浮游植物，也会通过光合作用吸收二氧化碳。

研究使用全球海洋生物地球化学模型（GOBM）并收集了海洋表面二氧化碳（CO2）分压（pCO2）和海洋内部溶解无机碳观测数据进行估计，比较GOBM和pCO2产品的估计值，以确定差异和趋势。

研究发现，基于pCO2，大西洋和地中海的长期平均年净CO2吸收量约为0.36 ± 0.06 PgC yr ^ -1 ，基于GOBM ，则为0.47 ± 0.15 PgC yr ^ -1，GOBM和pCO2之间存在显著差异，特别是在陆地碳的自然排气和pCO2的季节性循环的表示上。自2000年以来，pCO2中二氧化碳吸收量的增加速度是GOBM中二氧化碳吸收量的两倍。GOBM和pCO2之间最大的差异出现在50 ° N以北，与季节周期和年际变化中最大的差异相吻合。根据GOBM ，1994-2007年大西洋人类活动产生的二氧化碳( Cant )平均累积率为0.52 ± 0.11 PgC yr ^ -1。

研究结果表明，在比较不同的模型和观测产品时，二氧化碳吸收估计值存在相当大的变化。这凸显了海洋碳循环的复杂性和动态性。自2000 年以来，二氧化碳吸收率显著增加，表明近几十年来海洋对大气中二氧化碳的吸收能力增强。GOBM和pCO2之间观察到的差异表明需要改进建模技术并更好地整合观测数据，以提高CO2通量估计的准确性。模型和观测数据之间的最大差异出现在北纬（北纬50 °以北），这表明需要进一步研究特定区域的过程。大西洋中人类活动引起的二氧化碳积累速度非常快，反映了海洋在减轻人类活动引起的碳排放影响方面发挥的关键作用。

这项研究提供了全面的评估，对气候科学、政策和进一步研究具有重要意义。

参考文献：An Assessment of CO2 Storage and Sea-Air Fluxes for the Atlantic Ocean and Mediterranean Sea Between 1985 and 2018. GlobalBiogeochemical Cycles， doi.org/10.1029/2023GB007862

一、海洋吸收二氧化碳的能力会受到哪些因素的影响？

海洋吸收了大量大气中的二氧化碳，充当着调节气候的关键“碳汇”。然而，哪些因素影响着海洋捕获和储存这些二氧化碳的效率呢？以下是一些关键因素：

• 温度：较冷的水可以容纳更多溶解的二氧化碳，就像冷苏打水比热苏打水能容纳更多的气泡一样。随着气候变化导致海洋变暖，其吸收二氧化碳的能力下降。
• 海洋环流：洋流在将富含二氧化碳的地表水输送到深海并长期储存的过程中起着至关重要的作用。环流模式的变化可能会扰乱这一过程。
• 生物活动：浮游植物等海洋生物吸收二氧化碳进行光合作用。影响其生长的因素（如营养物质的可用性）会影响海洋对二氧化碳的总体吸收量。
• 自然循环：北大西洋涛动（NAO）等大规模气候模式可能导致数十年来海洋二氧化碳吸收量的波动。
• 大气中的二氧化碳浓度：大气中二氧化碳的浓度越高，其向海洋扩散的梯度就越大，从而导致更多的吸收。
• 海洋酸化：二氧化碳水平升高导致海洋酸化，这会改变海水化学性质并影响其吸收更多二氧化碳的能力。
• 污染和富营养化：农业和其他人类活动产生的径流会导致营养负荷（富营养化），从而影响海洋生态系统和生物泵。
• 气候变化：全球气候模式的变化会改变海洋温度、洋流和生物活动，影响二氧化碳的吸收。
• 季节变化：温度、生物活动和混合的季节性变化会导致二氧化碳吸收率的波动。
• 地理差异：不同海洋区域根据其独特条件（例如沿海地区和公海地区）吸收二氧化碳的能力各不相同。

二、在估算二氧化碳吸收量时，GOBM和pCO2产品之间为什么会有区别？

全球海洋生物地球化学模型(GOBM)与二氧化碳分压(pCO2)产品在估算二氧化碳吸收量时的主要区别在于它们的方法和数据来源。

GOBM模型使用耦合微分方程系统模拟影响二氧化碳吸收的物理、化学和生物过程​​.它们提供了海洋环流和碳循环的内部一致的机械表征。而pCO2产品是基于海洋表面CO2浓度的观测数据​，根据这些观测结果绘制了全球海洋表面pCO2地图，然后利用这些地图估算二氧化碳通量。

GOBM使用模拟数据在各个区域可能更加一致，但可能会错过精细尺度的变化. pCO2产品依赖于实际观测，这些观测可能很稀疏，需要大量推断。GOBM对过程和交互做出假设，这可能会引入偏差。 pCO2产品是数据驱动的，可能更好地捕捉现实世界的变化，但可能受到测量误差和数据缺口的影响。与pCO2产品中使用的高分辨率数据相比，GOBM通常具有更粗的空间和时间分辨率

这些差异可能导致对二氧化碳吸收量的估计值不同，GOBM有时会低估，而pCO2产品有时会高估海洋的碳吸收量。

三、思考

为何在北纬50度以北的区域，模型与观测数据之间的差异最大？这些差异反映了什么样的区域性过程？

自2000年以来，海洋CO2吸收速率为何加快？有哪些新的海洋过程或人类活动在这一变化中起到了关键作用？

未来几十年乃至更长时间尺度上，大西洋和地中海的海-气CO2通量趋势会如何发展？这些趋势对全球碳循环有何影响？

不同的海洋生态系统对CO2吸收和储存的反应机制如何？特别是在气候变化背景下，这些机制是否会发生改变？

这些有趣的问题旨在激发你的思考，助你更深入地理解，希望能为你带来新的启示和帮助~~~

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