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浮动通过蓝色海水,加拉帕戈斯群岛,厄瓜多尔2015年的Eyty14气泡。
气泡漂浮在蓝色的海水中,加拉帕戈斯群岛,2015年。 信用:看门浪费/ alamy股票照片。
客人帖子
2018年6月15日52

帖子:全球变暖如何导致海洋氧气水平落下

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06.15.18
客人帖子 帖子:全球变暖如何导致海洋氧气水平落下

andreas教授oschlies.是海洋生物地球化学建模组和扬声器的负责人协同研究中心SFB 754亥姆霍兹海洋研究中心凯尔(地理院),基尔大学教授彼得·布兰德是物理海洋学教授地理院和基尔大学,博士斯特拉斯博士Sunke Schmidtko博士是物理海洋学集团的高级科学家地理院

直接测量显示,在过去50年里,全球海洋中的氧气含量下降了约2%。

气候变化被认为是这种“脱氧”的主要原因,影响了多少氧气海水可以容纳和将富含氧气的循环模式携带到更深的海洋中。

在新的评论文件中,发表在自然地球科学biwei6868,我们评估了有关全球气温上升对海洋含氧量水平的直接和间接影响,以及这对海洋生物构成的威胁的科学文献。

我们的研究结果显示,气候模型迄今低估了缺氧,但预测它将继续并加速。提高对相关过程的理解和扩大数据收集将有助于减少模型中的不确定性,从而产生更可靠的预测。

脱氧的危险

在海洋表面,氧气通过空气-海洋气体交换和海洋植物的光合作用来提供。因此,对海洋的其余部分来说,氧气的分配受一种微妙的平衡支配,这种平衡是通过海洋生物的呼吸、循环、混合和消耗从海洋表面获得的。

今天遍布全球海洋,有各种带有低或没有氧气的口袋 - 包括加州,秘鲁和纳米比亚的热带海洋的部分地区,以及阿拉伯海的地下水。

“氧气最小区域”是一种自然现象,由缓慢的海洋循环的组合作用引起的,并且有机物质的分解沉入了经常与海洋上升区相关的生产性表面积。

这些区域的含氧量低到足以致命大多数海洋生物。低氧区域也可以释放氧化亚氮(N2O) - 一个有效的温室气体 - 进入大气层。

研究表明这些低氧区域正在扩张,这可能会对生物、生态、经济和气候造成“显著的”影响。

缺氧的风险不仅仅局限于这些特定的区域。氧气水平正在下降在所有海洋盆地的所有氧浓度下并影响A.越来越多的沿海地区

全球变暖的作用

虽然溶解在海水中的氧气只有约0.6%的气氛含量,但对于所有较高形式的海洋生物而言,仍然是必不可少的。此外,生物体的呼吸连续消耗氧气,在海洋中无处不在。

最近和全面的分析全球海洋中的氧气变化表明自1960年以来平均下降了2%。

随着下面的地图表明,脱氧层在海洋中变化很大。它们在海洋中显示出收益(蓝色阴影)和损失(红色)下至1,200米(上地图)和超越(下)。氧气中最大的含量主要沿赤道和北极地发生。

氧气变化在海洋中。在每十年(μmol/ kg /十年)的Micromole中,50yr(1960〜2010)和深(1,200米)和深(1,200米 - 海底)海洋的氧气变化的观察估计。数据取自Schmidtko等人。(2017)。线表示氧气最小区域的边界,在水柱(划线点)内,小于40μmol/ kg(虚线)且小于20μmol/ kg(固体)。

氧气变化在海洋中。在每十年(μmol/ kg /十年)的Micromole中,50yr(1960〜2010)和深(1,200米)和深(1,200米 - 海底)海洋的氧气变化的观察估计。数据取自Schmidtko等人。(2017年)。用划线表示氧气最小带的边界,在水柱内的任何位置,氧气的浓度都小于80µmol/kg(虚线),氧气的浓度小于40µmol/kg(虚线),氧气的浓度小于20µmol/kg(固体)。修改自:Oschlies等(2018年

研究显示人类引起的全球变暖是海洋氧气损失的主要原因。人类还通过对沿海地区的海洋的输入来发挥额外的作用,尽管戏剧的个体流程并不直接地解散。

气候变暖会以多种方式影响海洋及其溶解氧含量。除其他因素外,它还影响氧在水中的溶解度。水越热,能溶解的气体就越少。

到目前为止,这个过程主要影响了几百米的海洋,最近一直与大气接触。这一效果迄今为止最高可达20%的海洋氧气损失的20%,其中约50%在海洋的上层1000米。

另外,变暖改变全球海洋循环模式,它会影响富氧地表水与较深的贫氧水的混合。它还会改变生物体代谢和呼吸的速度,从而影响海洋氧气的消耗。

最后,气候变暖对上层海洋的养分供应以及随后海洋中可用于呼吸的有机物质的生产和向下输出有间接影响。

模型

一般来说,气候模型模拟低估了观察到的脱氧的规模。作为下面的图表所示,用于的全局模型第五次评估报告政府间气候变化小组(IPCC.)平均模拟仅2%下降的三分之一。

需要解决观察估计和模型之间的这种差异,以确保脱氧层的可靠模型预测到未来。

IPCC第五次评估报告模型的模拟演变,平均为1960  -  2010年50年期间下降0.6%(Bopp等,2013年后)。Schmidtko等人的观察估计。(2017)金额为2%。

IPCC第五次评估报告模型的模拟演变,平均为1960 - 2010年的50年期间下降0.6%(Bopp等人之后,2013年)。Schmidtko等人的观察估计。(2017年)金额为2%。

虽然氧气在加温海水中的溶解度下降通常在模型中具有很好的优势,但需要改进以更好地捕获温度的其他影响。

例如,我们的分析的令人惊讶的结果是深度低于1200米以下的深海地区的大估计氧气损失,特别是在南海,北极和热带太平洋。

然而,模型通常不会再现这些深海氧气变化。解决这些限制需要更好地了解所涉及的物理过程,这 - 反过来 - 意味着扩展直接测量的覆盖范围。

生物地球化学反馈可能导致氧气的加速流失,例如从无氧水域的沉积物中释放磷和铁,在今天的大多数模型中也没有被解释,这可能部分解释了为什么他们低估了迄今为止的脱氧。

最后,需要改进,以帮助模型描述将氧气向更深的海洋提供氧气的复杂系统和深潮系统。

海洋观察

海洋氧气损失越来越被认为是对海洋生态系统的主要威胁和全球海洋许多地区的栖息地条件。

在低氧条件下,通过产生一氧化二氮和甲烷等强效温室气体,脱氧对气候的反馈在气候变暖时变得更有可能。因此,必须解决观测和模型之间的差异,这是对未来进行可靠预测所最终需要的。

为了缩短这些差距,我们建议更多密集和国际协调的海洋观测。我们需要多学科的过程研究,以更好地了解动态变化的海洋中氧合和氧气消耗的微妙平衡。

研究项目,如我们基尔的合作研究中心SFB 754热带海洋气候生物地球化学相互作用和国际举措如全球海洋氧气网络有助于向前移动场。

在海洋氧气预算方面改善模型将具有另一个优点:氧气是校准计算海洋的CO2摄取的模型的理想参数。因此,与此同时,我们将提高我们对碳循环的了解。

Oschlies,A.等。(2018)海洋脱氧,自然地球科学的司机和机制,biwei6868doi: 10.1038 / s41561 - 018 - 0152 - 2

有关海洋脱氧研究的最新信息可以找到http://www.ocean-oxygen.org/

来自这个故事的Sharelines
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  • 50年来全球海洋中的氧气水平下降了2% - 气候变化是主要原因

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