碳循环反馈
碳循环的反馈过程,直接回应增加大气
二氧化碳,导致变化的净landair或海洋空气交换的二氧化碳。例如,海洋吸收二氧化碳的效率在表面与多少二氧化碳可以转化成DIC。这叫做雷夫尔因子的测量(RF) 3.2 Eq。(雷夫尔和休斯,1957):
(ApCO2 /进)/(二氧化碳分压/ DIC) (3.2)
RF的表面海水的8 - 9不同副热带环流13 - 15在高纬度地区。图3.7显示了现代海洋表面的DIC浓度的变化在回应一个统一的二氧化碳分压的增加10 ppm,策划作为射频的函数。它还表明,水域低射频(~ 9)四倍更有效地吸收二氧化碳(进)比水高射频(~ 15)。海水的射频是由DIC物种的分布控制,包括海洋pH值。
随着海洋占人为二氧化碳,水的pH值降低和增加射频。Sabine的人为二氧化碳估计et al . (2004 b),全球平均的射频地表水今天出现一个单位高于工业化前的值。因此,今天的海洋表面是低效率比工业化前的海洋吸收二氧化碳提供了一个积极的反馈。根据图3.7,这个效果将取决于位置的重要性。改变一个射频的高纬度地区会有效果比亚热带的变化相对较低的射频。进一步了解这些过程和适当的表示在海洋碳模型是很重要的对于理解人为二氧化碳的最终长期储存在海洋。
无机碳热力学很容易理解,但有些碳循环反馈,特别是那些涉及生物过程,都不清楚。这方面的一个例子是人为二氧化碳对生物体的影响产生碳酸钙(碳酸钙)贝壳。浅水环境,主要是碳酸珊瑚礁和货架,产生~ 0.3 Pg C /年,主要是亚稳霰石和
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雷夫尔因素
图3.7。情节的变化在溶解无机碳10 ppm二氧化碳分压的变化作为地表水雷夫尔因素的函数(< 60米)从GLODAP瓶子省际层面。插图显示的地图表面雷夫尔因素来自同一气候资料。
高镁方解石。了公海浮游生物产生估计0.7 - -1.4 Pg C /年(立,1993;李,2001),主要是方解石,还有些霰石。这些公海calcifiers包括光养coccolitho-phorids和异养有孔虫以及翼足类动物。使用Eq。3.3, 1摩尔的碳酸钙生产版本1摩尔二氧化碳:
Ca + + 2 hco -«碳酸钙+二氧化碳+水(3.3)
众多研究表明,钙化率在各种各样的生物减少暴露在二氧化碳水平升高时(见总结费利et al ., 2004)。随着大气中的二氧化碳水平的增加,人们可能会认为钙化下降,这将导致更低的二氧化碳从海洋的自然释放,提供一个负面的反馈。
然而,这种情况并不简单。减少碳酸盐沉淀在海洋上也会降低射频,增加海洋的能力热动力吸收大气中的二氧化碳。海洋表面钙化将被完全关闭,减少海洋表面二氧化碳分压~ 20 ppm (Wolf-Gladrow et al ., 1999)。另一方面,如果这些生物初级生产者,有机质的产量下降可能导致一个积极的反馈。此外,降低碳酸钙生产会影响有机/无机碳的比例交付到深海。如果过程调节这种“雨”的有机和无机碳深海沉积物和形态,降低碳酸钙生产会导致增加碳酸钙在深海沉积物的溶解,从而提高海洋pH值和存储二氧化碳的容量(阿切尔Maier-Reimer, 1994)。然而,如果这两个过程耦合和运输所需的致密碳酸盐岩颗粒有机物进入深海很快(阿姆斯特朗et al ., 2002),减少了碳酸盐生产可能导致浅remineraliza-tion有机碳,产生一个积极的反馈(克洛斯和弓箭手,2002;Ridgwell, 2003),减少沉积物的作用在大气中的二氧化碳增加的缓冲。也不清楚二氧化碳升高选择对某些物种(如钙质动物)会影响整个生态系统结构和净二氧化碳吸收,在未来海洋生物学。显然,需要更多的研究在这些机械控制的长期变化碳酸盐系统。
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