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【导读】近日《自然·地球科学》发表文章，指出传统的海洋碳汇估算方法可能存在低估。研究人员利用直接测量和间接估算两种方法，对大西洋海-气二氧化碳通量进行了对比研究，发现考虑温度微梯度后，大西洋碳汇估算值提高了约7%。这一发现表明，全球海洋吸收的人为二氧化碳可能比我们之前认为的更多，需要对全球碳预算进行重新审视。海洋是地球上最大的碳库，每年吸收约四分之一的人为CO₂排放，被称为“地球之肺”。准确估算海洋碳汇的大小，对于理解全球碳循环、预测未来气候变化以及制定有效的碳减排政策至关重要。传统的海洋碳汇估算方法主要依赖于海水中CO₂分压(pCO₂)和大气CO₂浓度的差异，并结合气体交换速率来推算。然而，这种方法通常忽略了海面温度微梯度的影响。海面温度微梯度是指海面附近几米范围内存在的温度变化，主要包括“冷皮效应”(Cool skin effect)和“暖层效应”(Warm layer effect)。“冷皮效应”是指海气界面处由于热量散发导致的温度降低现象，而“暖层效应”则是指在强太阳辐射和低风速条件下，海面几米深度范围内形成的温度升高现象。海面温度微梯度的存在会改变海-气界面处的CO₂分压梯度，进而影响CO₂的交换速率。具体来说，“冷皮效应”会增加海水的CO₂溶解度，促进海洋对CO₂的吸收；而“暖层效应”则会降低CO₂溶解度，抑制海洋对CO₂的吸收。为了更准确地评估海面温度微梯度对海洋碳汇估算的影响，研究人员对2018年和2019年两次横跨大西洋的航次数据进行了分析。研究人员利用涡度协方差(Eddy Covariance)方法直接测量了海-气CO₂通量，并利用传统的间接估算方法计算了相应的通量值。图1 垂直温度梯度对空气-海洋二氧化碳通量调节的示意图
研究结果表明，当考虑海面温度微梯度后，直接测量和间接估算的CO₂通量之间差异显著减小。这意味着传统的估算方法低估了大西洋的碳汇，而考虑温度微梯度后估算值提高了约7%。这项研究首次利用大尺度实测数据证实了海面温度微梯度对海洋碳汇估算的重要影响。研究结果表明，传统的估算方法可能低估了全球海洋吸收的人为CO₂，需要对全球碳预算进行重新评估。图2 测量结果
图3 散点图显示了按平均风速分组的3小时平均直接涡流协方差和间接整体二氧化碳通量之间的比较。
参考文献：Ford, D.J., Shutler, J.D., Blanco-Sacristán, J. et al. Enhanced ocean CO2 uptake due to near-surface temperature gradients. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01570-7
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