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北极斯匹次卑尔根群岛巴耶尔瓦河及邻近王湾水体溶解甲烷分布、通量及其影响因素

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甲烷(CH4)是大气中重要的温室气体,北极地区由于快速升温引起冻土带融化,已成为全球释放 CH4的热点区域。本文分别于 2013 年 8 月和 2015 年 8 月北极黄河站考察期间,对北极斯匹次卑尔根群岛新奥尔松地区的王湾和巴耶尔瓦河(Bayelva River)等不同水环境进行了调查,对水体中溶解CH4 的分布特征、释放通量及影响因素进行了研究。结果表明:2013 年 8 月和 2015 年 8 月,巴耶尔瓦河表层溶解CH4 浓度范围分别为 3。9~21。5 nmol·L-1 和 3。9~21。1 nmol·L-1,平均值分别为(12。6±6。4)nmol·L-1 和(7。0±6。9)nmol·L-1,其CH4 浓度大致呈现随河流流向逐渐升高的趋势;王湾表层溶解 CH4 浓度范围分别为 6。3~37。3 nmol·L-1 和4。3~22。2 nmol·L-1,平均值分别为(13。1±8。2)nmol·L-1 和(12。0±5。4)nmol·L-1,其 CH4 浓度水平分布大致呈现从湾顶向湾口方向先降低后升高的趋势。2013 年 8 月,王湾水体中CH4 浓度范围为 5。7~37。3 nmol·L-1,平均值为(15。1±8。5)nmol·L-1,其在水深 100~250 m处出现CH4 浓度高值,可能是受到峡湾沉积物的释放和湾外海水输入的影响。北极斯匹次卑尔根群岛峡湾水体中 CH4 分布受到冰川融水输入、洋流混合和海底沉积物释放等因素的影响,其过饱和特征使该地区水体成为大气中CH4 的源。2013 年 8 月和 2015 年 8 月,王湾溶解 CH4 的海-气交换通量范围分别为 0。4~12。4 µmol·(m2·d)-1 和 2。0~4。6 µmol·(m2·d)-1,平均值分别为(3。5±3。4)µmol·(m2·d)-1 和(3。2±0。9)µmol·(m2·d)-1。
Distributions,fluxes and influencing factors of dissolved CH4 in the Kongsfjorden and the Bayelva river in Spitsbergen,Arctic
Methane(CH4)is an important greenhouse gas in the atmosphere,and the melting of permafrost caused by rapid warming in the Arctic has become a global hotspot for CH4 emissions.The distributions and fluxes of CH4 were investigated in the Kongsfjorden and the Bayelva River of the Ny-Ålesund of the Spitsbergen,during the Arctic Yellow River Station expeditions in August 2013 and August 2015.Dissolved CH4 con-centrations in the surface water of the Bayelva River were 3.9~21.5 nmol·L-1(average(12.6±6.4)nmol·L-1)and 3.9~21.1 nmol·L-1(average 7.0±6.9 nmol·L-1)in August 2013 and August 2015,respectively,showing a general trend of increase downward.Dissolved CH4 concentrations in the Qingchuan and Bayelva River varied greatly in time and space,and were mainly influenced by basin area and the interaction of glacial meltwater input with sediment and atmosphere.Dissolved CH4 in the surface water of the Kongsfjorden was 6.3~37.3 nmol·L-1(average(13.1±8.2)nmol·L-1)and 4.3~22.2 nmol·L-1(average(12.0±5.4)nmol·L-1)in August 2013 and August 2015,respectively,with higher values in the head and the mouth of the fjord and lower values in the middle of the fjord.Dissolved CH4 in the water column of Kongsfjorden was 5.7~37.3 nmol·L-1(average(15.1±8.5)nmol·L-1)in August 2013.High CH4 concentrations were observed at the water depths of 100~250 m,mainly influenced by the release from the sediments and the transport of methane from the shelf water into the fjord.The distributions of methane in the fjord of the Spitsbergen were influenced by glacial meltwater inputs,mixing of water masses and seafloor sediments.Because of the oversaturation of dissolved CH4,Kongsfjorden and the Bayelva River were sources of atmospheric CH4.The air-sea CH4 fluxes of the surface waters of the Kongsfjorden were 0.4~12.4 nmol·L-1(average(3.5±3.4)µmol·(m2·d)-1)and 2.0~4.6 µmol·(m2·d)-1(average(3.2±0.9)µmol·(m2·d)-1)in August 2013 and August 2015,respectively.

methaneglacier meltwaterthe Bayelva RiverKongsfjordenSpitsbergenArctic Yellow River Station

张自强、杜冠祥、尹航、朱卓毅、张瑞峰、金杰、张国森、张桂玲

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中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心和海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东 青岛 266100

青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室,山东 青岛 266237

上海交通大学海洋学院,上海 200030

华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062

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甲烷 冰川融水 巴耶尔瓦河 王湾 斯匹次卑尔根群岛 北极黄河站

2024

极地研究
国家海洋局极地考察办公室 中国极地研究中心

极地研究

CSTPCD北大核心
影响因子:0.638
ISSN:1007-7073
年,卷(期):2024.36(4)