西北冰洋上盐跃层N2O贡献研究

The upper halocline layer, which plays an important role in maintaining surface sea ice and ocean thermohaline circulation, is one of a unique structures in the Arctic Ocean. In the past few decades, the Arctic Ocean has undergone unprecedented abnormal changes, including the upper halocline layer. Nitrous oxide (N2O) is one of three major geenhouse gases, which contributes to the destruction of stratospheric ozone. According to our previous data, N2O maximum values were observed in the upper halocline of Canada basin in the Western Arctic Ocean. The upper halocline in the Western Arctic Ocean originates from the advection transport of the Pacific inflow water. It was found that N2O concentrations in the upper halocline layer were higher than the beginning of the Pacific Water. Therefore, the hypothesis of this study is that: the high N2O concentrations in the upper halocline of Canada basin was mainly derived from the transport of the Pacific water, howerver, the biochemical processes on the continental shelf wil have an umpact on it. This project analyzes the previous data and quantitatively evaluates the differnet contributions of physical transport process and biochemical process of the continental shelf to N2O in the upper halocline of the Canada Basin. This project is helpful to know the driving mechanism of N2O in the upper halocline of Canada Basin, and lays a solid foundation for the assessment of the potential N2O source and sink in the Arctic Ocean.

上盐跃层是北冰洋上层海洋独有的结构之一，对维持北冰洋表层海冰和海洋热盐环流起着非常重要的作用。过去几十年，北冰洋气候系统发生前所未有的异常变化，其中包括北冰洋上盐跃层的结构变化。氧化亚氮（N2O）是全球主要温室气体之一，是破坏大气臭氧的重要痕量气体。根据我们前期调查发现，西北冰洋加拿大海盆上盐跃层存在N2O极大值。西北冰洋上盐跃层源于太平洋入流水的平流输送。通过对比发现，加拿大海盆上盐跃层中N2O浓度高于太平洋入流水起始端元。因此，提出本研究假设：加拿大海盆上盐跃层N2O高值主要来源于太平洋入流水的水平输送，但陆架生物化学等过程同时会对其产生影响。本项目分析已有的现场调查数据，通过端元混合模型，定量评估物理输送过程和陆架生物化学过程对西北冰洋加拿大海盆上盐跃层N2O的不同贡献。本项目的开展有助于深入认识西北冰洋上盐跃层N2O变化的驱动机制，为评估北冰洋N2O潜在源汇奠定坚实的基础。

北冰洋对于全球气候异常敏感，北极海域环境发生的一系列变化，对温室气体氧化亚氮 （N2O）将产生不可忽视的影响。然而，北极区域海洋中N2O的研究仍十分有限。本研究发现，楚科奇海北部海盆表层海水N2O与大气接近平衡或表现为弱汇（98±5%），融冰水的稀释是引起N2O不饱和的主要因素。在陆架区，首次对水体生物进行分析，发现陆架水体N2O主要来源于沉积物反硝化过程产生释放引起，水体本身硝化过程也有一定贡献。在垂直分布上，N2O浓度随着深度的增加而增加，在盐跃层深度观测到N2O高值（浓度范围为17.8 - 19.4 nmol/L，饱和度异常值为-15.6~3.4%），太平洋冬季水北向水平输送将陆架高N2O浓度水体携带进入上跃层引起。对比发现，受波弗特海风驱动力的影响，东部的波弗特海盐跃层深度深于西部海盆。. 通过历史数据分析发现， 对2012年夏季白令海陆架东北部N2O进行了研究。受物理因素(风、海冰融水和混合)和生物地球化学过程(光合作用和有机质矿化)的影响。虽然圣劳伦斯岛以南地区向大气排放的N2O源不强，但随着变暖的加剧，N2O源可能在N2O排放中起重要作用。随着气候变暖和海冰消退，以及波弗特流涡的加强，加速太平洋冬季水的加深，同时夏季太平洋水更多的从楚科奇海向北输送，预计未来更多的N2O可能会被携带进入加拿大海盆。