沙塵暴的影響不只在陸地

沙塵暴的影響不只在陸地
嚴(yán)循東  2009年3月6日
隨著全球變暖的加劇，沙塵暴對人類的影響越來越大。
“63.9%的亞洲沙塵天氣會影響到西北太平洋；亞洲沙塵入海后幾天就會對浮游植物生長和初級生產(chǎn)力起促進(jìn)作用，并會誘發(fā)藻華的發(fā)生和持續(xù)。”這一重要發(fā)現(xiàn)是國家自然科學(xué)基金委重大項目“上層海洋—低層大氣生物地球化學(xué)與物理過程耦合研究”的重要研究成果之一。
2月16日國家自然科學(xué)基金委重大項目“上層海洋—低層大氣生物地球化學(xué)與物理過程耦合研究”順利通過驗收，被綜合評價為“優(yōu)”。該項目首席科學(xué)家之一（第一位首席科學(xué)家是馮士筰院士）、中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員石廣玉就相關(guān)研究成果接受了《科學(xué)時報》記者的采訪。
石廣玉介紹說：“上層海洋—低層大氣生物地球化學(xué)與物理過程耦合研究”項目研究是為了深入了解我國典型海域重要大氣物質(zhì)（沙塵、氮化合物）的輸入通量及其對海洋初級生產(chǎn)過程和生態(tài)系統(tǒng)的影響，揭示CO2和其他輻射活性氣體(如DMS，N2O，CH4等)在上層海洋與低層大氣中的濃度分布、通量及其變化，研究上層海洋—低層大氣物質(zhì)交換及關(guān)鍵物理和生物地球化學(xué)過程的控制作用，初步認(rèn)識上層海洋中輻射活性氣體釋放對氣候變化的影響。為完成這些既定目標(biāo)，由來自中國海洋大學(xué)、中國科學(xué)院大氣物理研究所、廈門大學(xué)、北京大學(xué)等9個單位的研究人員參與了研究工作。
從2004年6月開始，課題組進(jìn)行了3次出海調(diào)查，并在青島八關(guān)山氣象站、千里巖站、西沙永興島進(jìn)行了定點觀測。研究人員設(shè)計了數(shù)值模擬和利用中分辨率成像光譜儀（MODIS）資料的半數(shù)值模擬兩種沙塵氣溶膠入海通量的計算方案，得到了黃海春季沙塵暴氣溶膠入海通量，利用衛(wèi)星遙感反演得到了中國近海初級生產(chǎn)力的時空分布。根據(jù)現(xiàn)場實驗和衛(wèi)星遙感的結(jié)果發(fā)現(xiàn)沙塵入海會促進(jìn)中國近海初級生產(chǎn)力。該研究揭示了調(diào)查海域大氣中氮的存在形態(tài)及粒徑譜分布，認(rèn)識了大氣中溶解有機(jī)氮對總氮的貢獻(xiàn)，給出了黃海、南海不同形態(tài)大氣氮的沉降通量。提出了依賴于波浪成長狀態(tài)的海面飛沫水滴生成函數(shù)，并進(jìn)一步揭示了春季黃海與南海北部盆地CO2的源匯格局。課題組觀測并計算了春季黃海和南海輻射活性氣體二甲基硫等的釋放通量，建立起船載海氣交換渦旋通量的測量系統(tǒng)。觀測到海洋大氣邊界層新粒子生成現(xiàn)象，從大氣顆粒物吸濕性初步探討其氣候效應(yīng)。
石廣玉介紹，亞洲頻繁發(fā)生的沙塵暴每年向大氣中注入大量沙塵氣溶膠粒子。沙塵氣溶膠不但具有重要的直接和間接氣候效應(yīng)，而且對海洋環(huán)境具有重要的影響。沙塵粒子所攜帶的鐵等營養(yǎng)物質(zhì)沉降到海洋之后，會促進(jìn)海洋初級生產(chǎn)力。而海洋初級生產(chǎn)力的變化，則會引起CO2等重要輻射活性氣體交換量的變化，反過來影響氣候變化。但是，要真正解決這個問題，還有很長的路要走。
“關(guān)于沙塵入海通量這一具體的問題，國際上雖然已經(jīng)有了不少研究，但不確定性很大。”石廣玉說，根據(jù)一些研究者對于全球各個海域年平均沙塵入海總量的估計，北太平洋區(qū)域一年的沙塵沉降量其數(shù)量級基本都在～10Tg（千萬噸），但不確定性因子卻從3到9，變化范圍很大，“而從空間分布來看，不同研究者對于各個海域沙塵沉降量的比例的估計也有較大不同，充分說明了這一問題的復(fù)雜性和困難程度”。
石廣玉說，國際“上層海洋與低層大氣研究”（SOLAS）是國際地圈生物圈研究計劃第二階段（IGBP Phase II）的核心計劃之一，中國科學(xué)家在國家自然科學(xué)基金的支持下，幾乎與世界主要國家同步展開了研究。上述項目的實施還為我國相關(guān)領(lǐng)域培養(yǎng)了一批年輕的跨學(xué)科骨干和學(xué)術(shù)帶頭人，并有效地促進(jìn)了海洋科學(xué)與大氣科學(xué)、地學(xué)與化學(xué)的交叉與融合，為我國進(jìn)一步開展海氣物質(zhì)交換研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。我們于2007年3月在廈門成功舉辦了第二屆國際SOLAS開放科學(xué)大會，而且在國際SOLAS框架下設(shè)立了亞洲沙塵與海洋生態(tài)系統(tǒng)（ADOES）特設(shè)工作組，我國的相關(guān)研究已經(jīng)開始走上國際舞臺。
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