北冰洋陆架海域富含沉积物配资选股，是一个潜在碳源。过去的研究认为，由于北冰洋强烈的分层，海底甲烷难以到达海表进入大气。同时，海冰的存在也会阻碍海洋向大气的甲烷排放。然而，近年来北极海冰快速减少，为海水中的甲烷进入大气提供了可能。
成都信息工程大学李姝彤博士，与中国科学院大学窦挺峰教授、北京师范大学效存德教授等人合作，揭示了冬季沿岸上升流对北冰洋甲烷排放的促进机制。相关成果于近期发表于Geophysical Research Letters。
该团队前期研究发现，楚科奇海东北部海域盛行东北风，海盆深处的大西洋水有机会通过巴罗峡谷涌上陆架，并携带热量导致局地海冰密集度降低，相关成果已发表于Journal of GeophysicalResearch: Oceans。在这项研究基础上，该团队使用AIRS大气甲烷浓度产品，捕捉海洋排放导致甲烷异常升高的信号，进一步探究上升流在北极碳循环中的重要作用。冬季，上升流伴随强烈的垂向混合，使底层水中过饱和的甲烷有机会到达海表；同时，沿岸开阔水域的存在使海水中的甲烷可以进入大气。该项研究将此类事件定义为甲烷通风事件。
2003~2023年间，共筛选出甲烷通风事件196天，期间大气甲烷浓度平均升高15.7 ppb d-1。结果表明，海冰打开显著贡献海-气甲烷排放，当开阔海域超过10%时，大气甲烷浓度为正异常；且海冰每减少10%，甲烷浓度升高5.5 ppb d-1（图2a）。同时，在海冰打开时，上升流伴随垂向混合，进一步导致大气甲烷浓度升高0.84 ppb d-1（图2b）。最后，大西洋暖水入侵对海洋甲烷排放具有促进作用，在一次大西洋暖水上升事件中，大气甲烷浓度增幅高达10 ppb（图3）。
展开剩余55%随着北极海冰进一步退缩，上升流导致的海洋甲烷排放可能频繁发生。因此，海洋源甲烷应当在北极甲烷收支研究中予以考虑。
李姝彤是本研究第一作者，窦挺峰和效存德为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金优秀青年基金、青年基金等项目资助。
图1. 研究区概况。（a）北冰洋水深分布图，左侧蓝色折线图表示1~3月平均开阔水域面积，红十字和黄线标记了用于验证卫星资料的甲烷现场观测位置。（b）楚科奇海沿岸区域图，填色显示2013年1月的海冰密集度。黑色框指示用于计算区域平均甲烷浓度、海冰密集度和风速的区域。白色线条代表40 m等深线，灰色线条代表100 m和200 m等深线。
图2. 甲烷通风的影响因素。（a）每个开阔海域区间内的平均甲烷异常（黑色圈）和样本量（蓝色柱）。（b）海冰打开（开阔水域分数≥10%）和海冰覆盖（开阔水域分数<10%）场景下，甲烷浓度异常（圆圈）与样本量（柱）。
图3. 大西洋水（AW）上升流对甲烷通风的影响配资选股。由74个独立事件构建的（a）AW上升流事件与（b）非AW上升流事件期间的复合甲烷浓度变化。黑色虚线和蓝色虚线分别表示事件的开始时间和结束时间。
发布于：天津市