北冰洋成全球海洋酸化“放大镜”

【北冰洋成全球海洋酸化“放大镜”】

北冰洋成全球海洋酸化“放大镜”



航程12000多海里,执行我国第九次北极科学考察的“雪龙”号9月26日回到母港——位于上海的中国极地中心码头 。
在本次科考中,科考队以“雪龙”号为平台,围绕海洋酸化等热点问题,进行了深入全航程监测 。
什么是海洋酸化?在北冰洋开展海洋酸化研究有何特别意义?目前北冰洋酸化研究存在什么困难?科技日报采访人员就此采访了相关人士 。
全航程监测北冰洋海水pH值
和全球变暖“祸出同因”, 海洋酸化同样源于人类向大气过量排放的二氧化碳 。
不同的是,全球变暖是由于排入大气中的二氧化碳温室效应作用,海洋酸化是溶入海水中的二氧化碳和水发生化学反应,产生大量碳酸根和氢离子,变成北冰洋“汽水” 。 随着溶于海水的二氧化碳不断增加,海水pH值和碳酸钙饱和度持续下降 。
走航观测是本次海洋酸化研究的一个重要组成部分 。 正因如此,对自然资源部海洋三所助理研究员祁第来说,从上海出发,经过日本海、鄂霍次克海、白令海,直到北冰洋高纬海区,以及自北冰洋返回上海,“雪龙”号69天的航程具有特别意义 。
“船开出去后,借助船体加装的高精度pH走航观测系统,每隔20分钟,我们就能获得表层海水的高时空分辨率数据,初步统计,此次北极科考获得了两千多个点的、跨越多个经纬度的北极大空间尺度的高分辨pH走航数据 。 ”祁第告诉采访人员 。
海洋酸化是个很缓慢的过程,如果精度不高这种变化根本看不到 。 祁第说,这次科考中除了pH走航系统能进行全航线监测外,还设置了40多个水文站位 。 水文站位采样,是将重达200多公斤的CTD放入海中进行相关作业 。 CTD由24个10升的采水瓶和一些测试仪器组成 。 每下降到一定深度,采水瓶会自动采集海水样品 。 船上实验室的电脑也会实时接收并显示仪器观测到的海洋数据 。
祁第告诉采访人员,此次作业中,CTD下沉至4000多米的海底,一般需经过4个多小时,才能完成作业 。 尽管采样工作量大,却是获取海洋全水深酸化数据的最可靠手段 。 此外,水文站位的表层数据还可以和走航数据进行比对校正,确保了走航观测数据精度的可靠性 。
为了解海冰覆盖下的海水酸化状况,本次考察设置了9个短期冰站和1个长期冰站 。 当船到达某一个冰站,工作人员将搭乘从船上放下的小艇,行至浮冰上,借助冰芯钻取及采集手段、半自动采水系统采集样品,并利用海洋环境多参数分析仪,现场分析温度和盐度 。 但冰站作业却是探究海冰融化驱动酸化机制的最直接办法 。
酸化比太平洋或大西洋等快4倍多
1999年,经国务院批准,我国首次北极科学考察队搭乘“雪龙”号极地科学破冰船首航北冰洋 。 当年的科考任务中,把如今仍不被很多人所熟悉的海洋酸化研究列入其中,正是时任领队兼首席科学家陈立奇研究员主持 。
上世纪80年代,作为我国最早选派到美国学习全球变化科学的学者之一,陈立奇参与了“海气实验计划”的全球计划 。 大量实践和研究使他敏锐地意识到,人类活动对全球变化的作用,已经接近并超过自然变化的强度和变率 。
“从工业化到本世纪初,海洋平均pH下降0.1的时间,从每百年单位进入每十年 。 ”谈及研究的初衷,陈立奇回忆,当时的推测是,在这种全球变化背景下,作为生态系统结构简单、对气候和环境变化也最敏感的地区,北冰洋会首先感应到这种酸化加速并被放大 。

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