12月7日，廈門大學(xué)海洋與地球?qū)W院、近海海洋環(huán)境科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授王為磊聯(lián)合國(guó)內(nèi)外研究人員在海洋生物碳泵研究領(lǐng)域取得最新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》。

該研究利用自主研發(fā)的逆向反演模式，推演出全球尺度海洋生物碳泵的分布格局，揭示了平流+擴(kuò)散輸出（包括混合層泵、潛沉泵和溶解有機(jī)碳擴(kuò)散輸出等）在全球生物碳泵及深層海洋碳收支中的重要作用，為全球變化背景下海洋碳匯的估算提供了重要參考。

海洋生物泵通過(guò)將有機(jī)碳從表層輸出到中深層海洋，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣二氧化碳的長(zhǎng)時(shí)間封存，是海洋碳匯過(guò)程的重要組成部分。然而，海洋生物碳泵涉及多個(gè)復(fù)雜過(guò)程，且多難以觀測(cè)和量化。目前，對(duì)海洋生物碳泵的直接觀測(cè)主要利用沉積物采集器，數(shù)據(jù)極為稀少，而基于地球系統(tǒng)模式和衛(wèi)星觀測(cè)的估算則存在較大分歧。因此，對(duì)海洋生物碳泵的準(zhǔn)確估量是目前氣候科學(xué)及地球科學(xué)研究所面臨的重大挑戰(zhàn)。

該研究基于自主研發(fā)的海洋生物地球化學(xué)逆向反演模式，通過(guò)將海洋碳、磷和氧元素的循環(huán)進(jìn)行整合，建立了生物碳泵以及營(yíng)養(yǎng)鹽等參數(shù)，包括溶解無(wú)機(jī)磷DIP、溶解無(wú)機(jī)碳DIC、總堿度ALK、氧氣O2和溶解有機(jī)碳DOC的反演關(guān)系。主要的創(chuàng)新點(diǎn)在于，由水文參數(shù)的分布反推生物泵通量，避免了對(duì)海洋生物碳泵具體過(guò)程的直接模擬。

本研究根據(jù)有機(jī)物的輸出形式將生物碳泵分為平流+擴(kuò)散碳輸出和非平流擴(kuò)散輸出。課題組研究發(fā)現(xiàn)，平流+擴(kuò)散輸出在部分區(qū)域的貢獻(xiàn)率可高于50%。這些區(qū)域主要分布在中高緯度海洋，如亞熱帶的北大西洋和南大西洋、高緯度的北大西洋和南大洋輻合帶。研究還發(fā)現(xiàn)，如果考慮全路徑碳輸出，大洋中總碳輸出可以滿足中深層海洋呼吸作用的碳需求。

研究進(jìn)一步從碳在海洋中的滯留時(shí)間角度，提供了光合作用生成的有機(jī)碳和由生物碳泵產(chǎn)生的再生DIC儲(chǔ)量對(duì)停留時(shí)間（τ）的分布函數(shù)，首次為生物碳泵提供了時(shí)間域視角。

據(jù)悉，王為磊為該論文的第一作者及通訊作者，美國(guó)加州大學(xué)歐文分校教授Fran?ois W. Primeau為共同通訊作者。