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海岸线地貌波浪扰动对区域尺度溶解度碳泵的影响 精选

已有 3992 次阅读 2023-2-7 20:43 |个人分类:科研笔记|系统分类:科普集锦

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在我们居住的蓝色星球上,浩瀚海洋是生命的摇篮,其面积约占地球总表面的70%,是地球上最大的“碳库”,其储碳量达到陆地的近20倍,地球大气圈层的近50倍。人类活动所排放的二氧化碳中,大约1/4被海洋吸收。因而积极发展海洋碳汇,提升海洋的碳汇能力,是助力我国实现碳达峰与碳中和目标的重要路径。

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陆地上的绿色植物通过光合作用固定二氧化碳,被称为“绿碳”。利用海洋活动及海洋生物吸收大气中的二氧化碳,并将其固定储存在海洋中的过程、活动和机制则称为“蓝碳”,即海洋碳汇。相比于绿碳,海洋蓝碳吸收和封存二氧化碳的本领更胜一筹。海洋的碳汇过程主要包括溶解度碳泵生物碳泵碳酸盐泵以及微型生物碳泵等几大类型。

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所谓溶解度碳泵,是指利用大气中二氧化碳分压高于海洋,使得二氧化碳溶于海水中,在高密度海水的重力作用下,将二氧化碳“拖拽”到深海中。在现场大气压为101.325kPa时,一定温度和一定盐度的海水中,二氧化碳气体的饱和含量称为该温度、盐度下二氧化碳气体的溶解度。根据著名的亨利定律(Henry's law):Pg=Hx。(式中:H为Henry常数,x为气体摩尔分数溶解度,Pg为气体的分压。)H能够很好的表示气体的溶解量,但是Henry定律只适用于溶解度很小的体系,严格而言,Henry定律只是一种近似规律,不能用于压力较高的体系。在这个意义上,Henry常数只是温度的函数,与压力无关,影响因素大致包括:海面上气体分压、海水温度、海水盐度、气体本身性质等四个方面。

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上述公式,只适用于海洋碳汇过程溶解度碳泵的宏观尺度的研究。对于海洋局部地区区域尺度的研究(特别是近海海域),海洋波浪扰动等因素,也是影响二氧化碳溶解度碳泵的重要因素。从气体溶解理论的角度分析,溶剂的扰动有利于气体从溶剂中逸出(例如,HPLC色谱分析实验中,搅拌是流动相脱气的基本方法)。海岸线的波浪扰动对海水中二氧化碳溶解度的影响,确实不容忽视。

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在海洋的不同区域,其波浪形式千差万别。在近海的海岸线区域,海洋近岸浪拍岸浪是波浪扰动的两种基本波浪形式。当远海“涌浪”靠近海岸,由于海水变浅,海底对海浪运动产生干扰,摩擦力拉住下部海浪,而上部的海浪还在继续前进,于是完整的波形受到翻卷而变得破碎。波长变短,波高增大,波峰浪谷不再对称,形成向海岸倾斜的近岸浪近岸浪倾斜到一定程度后发生弯曲,卷入空气再落下来,破碎成一个个的浪花,涌向岸边。若是岸边地形比较陡峭的基岩,海岸浪花受到岩石突然阻,挡会形成强有力的拍岸浪拍岸浪日积月累地击打海岸线,岩石软弱的地方最先被掏空,结实的地方随后崩落。于是在漫长的海岸线上塑造出了海蚀崖、海蚀柱、海蚀洞、海蚀崖等海蚀景观。

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这些形态各异的海岸线地貌,对波浪扰动强度有显著的差异。譬如今天拍的这片海岸线,其复杂地貌产生的波浪扰动,对近海区域尺度上蓝碳溶解度碳泵的影响,就值得去研究研究。


参考文献:(略)


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