南北极科学考察航线海洋含硫气溶胶的空间分布特征

摘要

MSA（甲基磺酸）主要来自于海洋浮游植物的产生，作为海洋生物来源的指示物，用于估计海洋的初级生产力。MSA可以形成气溶胶，这种含硫气溶胶可以直接散射太阳辐射直接影响地球辐射平衡，此外还可以为云凝结核(CCN)提供了来源，影响云量和云的反照率，间接的影响地球反射的收支平衡。对气候变化产负反馈作用。尽管一些科研工作者对南北极的MSA进行了研究。然而，有关南北极MSA的报道主要是以沿岸陆地为基础的。为了更为全面的了解南北极海洋区域生物硫释放，因此在南北极海洋上空MSA的研究应该予以重视。本文报道了中国第四次北极科学考察(CHINARE2010)、第五次北极科学考察(CHINARE2012)和第28次南极科学考察(CHINARE11/12)航线上海洋边界层MSA和Nss-SO42-（非海洋性硫酸盐）。我们的目的是了解南北极地区MSA的空间分布，探讨其影响因素和MSA的产生机制。本文的研究成果还可以为MSA气溶胶的模拟提供实测数据支持。主要认识和结论如下:
　　在中国第五次北极科学考察航线北冰洋海域，气溶胶样品中MSA的浓度变化范围很大，从未检测出（低于方法检出限）到229ng/m3，平均值为27±54ng/m3(中间值:10ng/m3)。MSA浓度在北冰洋上空呈现明显区域性变化。高浓度的MSA在挪威海海域发现，主要是因为该地区的高的浮游植物初极生产力和高DMS通量造成。MSA在中心北冰洋多年老冰区上空的浓度要低于楚科奇海冰区边缘海域。另外，物理因素也会影响MSA的分布，高浓度MSA通常与较高的海水表面温度相对应，并且发现MSA和海水表层温度具有很好的相关性。
　　在60°S以南（南大洋）海域检测到MSA平均浓度很高（76±82ng/m3）。在南大洋海域，除了MSA浓度高以外，其Nss-SO42-的含量也较高。夏季南大洋海冰融化达到最大范围时，大气气溶胶中的MSA和Nss-SO42-浓度均上升，这可能与该海区叶绿素浓度比其他海域偏高且海气交换速率很高有关。
　　在全球尺度上，MSA浓度从低纬度地区向高纬度海域有上升趋势，而Nss-SO42-则有相反的变化趋势.北半球低纬度地区大气气溶胶中Nss-SO42-主要是因为受到人为活动污染的影响，且Nss-SO42-与NO3-具有很好的相关性(R2=0.83，P＜0.001)。这主要是因为大气中高浓度的氮氧化物能够提高DMS的氧化效率，因此，具有高浓度NOx的污染气体会使大气中的Nss-SO42-浓度呈现高值.
　　MSA/Nss-SO42-(R)在南北半球呈现不同分布。北半球的R值明显比南半球低，因为北半球有相当一部分非海盐硫酸盐是由人类活动产生的污染物所贡献的。

目录

声明

摘要

第一章：绪论

1．1 大气气溶胶简介

1．1．2 气溶胶粒径与浓度

1．1．3 气象条件对气溶胶影响

1．1．4 大气气溶胶的气候效应

1．2 海洋气溶胶

1．2．1 海洋含硫气溶胶概况

1．3 研究内容和意义

参考文献

第二章：研究区域及研究方法

2．1 研究区域概况

2．1．1 东亚海域和西北太平洋

2．1．2 北冰洋

2．1．3 南大洋

2．2 样品的采集与分析

2．2．1 大气总悬浮颗粒物采集

2．2．2 样品的处理

2．3 大气气团后像轨迹反演和遥感数据

参考文献

第三章：北冰洋地区MSA的分布特征及影响因素分析

3．1 前言

3．2 第四、五次北冰洋海洋边界层气溶胶MSA浓度分布基本特征

3．3 MSA浓度分布影响因素

3．3．1 生物因素对MSA浓度分布的影响

3．3．2 非生物因素对MSA浓度分布的影响

3．4 季节性变化

3．5 小结

参考文献

第四章：南极考察航线含硫气溶胶分布特征及其影响因素

4．1 研究背景

4．2 MSA和Nss-SO42-空间分布特征

4．3 MSA浓度分布的影响因素

4．4 Nss-SO42-浓度分布特征及影响因素

4．5 小结

第五章：南北极考察航线含硫气溶胶空间分布特征比较

5．1 MSA和Nss-SO42-的空间分布特征

5．2 南北极科学考察航线上MSA和Nss-SO42-空间分布特征的差异及其影响因素

5．2．1 30°S~60°S和30°N~60°N海域

5．2．2 60°S以南海域

5．2．3 60°N9~0°N海域

5．3 MSA／Nss-SO42-(R)分布及其影响因素

参考文献

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 问题与展望

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

致谢