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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。
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。
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。
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。
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,海洋近岸浪和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。
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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GMT+8, 2024-11-17 17:18
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