應(yīng)用案例

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應(yīng)用案例分享|Picarro 分析儀搭載破冰船,實(shí)時原位測量碳/水同位素,探尋北冰洋水文循環(huán)和碳循環(huán)的新模式

發(fā)表時間:2024-08-09瀏覽量:251

在不斷變化的北極地區(qū),水文循環(huán)和碳循環(huán)的復(fù)雜性需要人們運(yùn)用一種更適合的方法來量化這些局部性與全球性重要循環(huán)的基本屬性與細(xì)微差別。為此,美國海岸警衛(wèi)隊希利 (Healy) 號破冰船配備 Picarro 儀器,以便收集水汽和海水同位素(δ18O 和 δ2H)的原位實(shí)時連續(xù)數(shù)據(jù)及每個降水事件的樣本。

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北極地區(qū)的水文循環(huán)和碳循環(huán)目前正隨著氣候變化而不斷變化






北極地區(qū)的水文循環(huán)和碳循環(huán)目前正隨著氣候變化而不斷變化,包括海冰覆蓋范圍及其厚度、北冰洋酸堿度 (pH 值) 以及初級生產(chǎn)力格局和食物網(wǎng)動力學(xué)模式方面發(fā)生的變化。此外,與海冰有關(guān)的蒸發(fā)過程變化正在影響著冬夏兩季的降水特征以及更廣泛的氣候模式。舉例來說,北極渦旋轉(zhuǎn)移使更多北極氣團(tuán)抵達(dá)低緯度地區(qū),這可能會導(dǎo)致美國東北部出現(xiàn)更頻繁的極端天氣事件。


北極水文循環(huán)和碳循環(huán)研究歷來采用站基取樣,包括在阿拉斯加周邊的亞北極水域(例如阿拉斯加灣)和北極水域(例如楚科奇海和波弗特海)之間部署的浮標(biāo)矩陣。在不斷變化的北極地區(qū),水文循環(huán)和碳循環(huán)的復(fù)雜性需要人們運(yùn)用一種更適合的方法來量化這些局部性與全球性重要循環(huán)的基本屬性與細(xì)微差別。為此,我們在第二年夏季為這艘美國海岸警衛(wèi)隊希利 (Healy) 號破冰船配備 Picarro 分析儀,以便收集水汽和海水同位素(δ18O 和 δ2H)的原位實(shí)時連續(xù)數(shù)據(jù)及每個降水事件的樣本。沿著拉斯加灣到北冰洋盆地(可達(dá)北緯 77 度,西徑 158 度)的斷面,我們還收集大氣中的碳同位素 13CO和 13CH4。


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實(shí)施更高時間分辨率的測量,有助于人們了解北冰洋水文循環(huán)和碳循環(huán)的新模式。我們記錄了海水蒸發(fā)時海冰對同位素分餾變化的影響。此外,亞北極水域和北冰洋水域沿著 1,000 余公里的南北斷面正在逐漸萎縮。我們的測量結(jié)果描繪了海洋 CO同化的晝夜變化,這一變化趨勢從南向北呈減弱趨勢。同時,破冰航行期間 CH的偶發(fā)脈沖可能會潛在地反應(yīng)出冰下海洋中 CH的積累情況以及海洋源 CH在開放水域的存在性。


我們在環(huán)境背景下實(shí)施原位同位素測量,并提供輻照度、海水溫度、pCO2、葉綠素和鹽度等一系列輔助性船基數(shù)據(jù)。此外,我們正與同事在表征深度約 2000 米處海水同位素的特征方面展開密切合作,并建立海水同位素特征與底棲生物和浮游生物之間的聯(lián)系。這些數(shù)據(jù)將有助于構(gòu)建北極海洋系統(tǒng)(從微生物和浮游植物到魚類)的 O/H 同位素模型。


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為您介紹上文提到的Picarro 同位素分析儀 ,兩款皆適用于海洋科學(xué)的應(yīng)用:


 Picarro G2201-i 同位素分析儀 


Picarro G2201-i 同位素分析儀整合 Picarro 的 CO2 和 CH4 兩臺碳同位素分析儀的功能,從而實(shí)現(xiàn)了更簡單且快速地同步獲得兩者穩(wěn)定同位素比例的信息。研究人員從此只需一臺儀器便可追蹤從碳源至碳匯的碳轉(zhuǎn)移過程。


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上圖: Picarro G2201-i 同位素分析儀


Picarro L2130-i 同位素分析儀


Picarro L2130-i 同位素分析儀可實(shí)現(xiàn)水穩(wěn)定同位素的高質(zhì)量測量,適用于古氣候?qū)W、水文學(xué)和海洋學(xué)等嚴(yán)苛應(yīng)用。此外,運(yùn)用各種 Picarro 外圍設(shè)備,可以對取自液體、氣體和固體的水樣品進(jìn)行 δ18O 和 δD 高精度測量。



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上圖: Picarro L2130-i 同位素分析儀


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