北极冰面“融池”不同发展阶段碳酸盐体系特征及其海气碳通量研究

The formation of melt ponds(MP) is that snow and sea-ice melt into water in the late spring and early summer in the Arctic. MP is one of the most important constituents of the Arctic sea-ice system, the area of which can be above 30% of the whole Arctic sea-ice area. Despite the fact that MP will influence the reflect rate, heat balance and water exchange, it also has complex impact on sea-ice CO2-Carbonate chemistry. However, pCO2 in MP has not well-known because of the difficult of field investage in rigorous climate. Based on the fact that the initial pCO2 value of MP is very low, privious studies believed that MP could be a potentially strong sink of CO2. However, based on the previous study of different stages of MP and associated changes in pCO2-carbonate system. We hypothesis that Arctic MP will act as a strong source of CO2 to the atmosphere. This project will help to understand the distribution of carbonate system in the melt ponds of Arctic ice and its impact on CO2 source-sink characteristics of western Arctic ocean

春夏季北极地区海冰上覆雪层和海冰融化形成的“融池”，面积占北极海冰表面积的30%以上。融池效应除了影响北极地区的反射率、热收支和水体交换，还会对海冰系统的CO2-碳酸盐化学产生重要影响。有些研究者根据现场观测到融池初始阶段时二氧化碳分压(pCO2)极低而提出北冰洋融池将成为减缓全球变暖的一个新的CO2强汇区。然而申请人的前期研究表明融池在不同状况下出现了明显的变异性。并区分为融雪阶段、融冰阶段和消亡阶段。依据以上3阶段可能的不同驱动机理，本研究拟通过分析已有文献和现场调查数据，进一步开展融池的大面积原位观测，论证以下假设：北冰洋融池不会成为大气CO2的强汇，反而是潜在重要的源。项目的开展有助于深入认识北冰洋海冰/融池系统CO2-碳酸盐化学分布特征和调控机制，及其在北冰洋CO2源汇研究中的作用。

北冰洋的海冰—融池系统是高纬度地区地球系统的重要组成部分，同时也是全球碳循环的重要参与者。冰上融池是春夏季极地海冰的重要特征，可以占据海冰表面积的 50 % 以上。囿于实地研究的困难性以及海冰对于气体不可渗透等传统认识的阻碍，海冰和融池的 CO2-碳酸盐体系尚未得到全球海洋科学研究者的充分重视。随着北冰洋海冰覆盖面积逐年减少，融池在春夏季占据了更大的海冰表面积，并在碳循环中扮演更加活跃的角色。本项目通过分析已有文献和现场调查数据，开展融池的大面积原位观测，研究发现融池水的各项性质具有高度经向变异性，表明了融池不同发展阶段之间存在差异。同时构建了融池不同阶段碳酸盐系统的演化过程，并解析其影响机制，研究表明在融池形成初期，其 CO2-碳酸盐体系主要受到融雪水与融冰水的混合过程以及从大气中吸收 CO2 的控制。融池演化中后期的CO2-碳酸盐体系极为复杂多变，决定其化学性质差异的核心因素是融池封闭性的变化。本项目的研究将为融池对海洋碳吸收的影响，也为气候模型评估北冰洋碳汇是否考虑海冰系统的作用提供科学依据和理论基础。