黄、东海二甲基硫海气通量季节和年际变化及机制的模型研究

Studying the variation and mechanism of Dimethyl sulfide (DMS) concentration in the seawater is of great significance for understanding the marine sulfur cycle because DMS is dominant in the air-sea exchange of sulfur. Coupling ecosystem model is an important tool to quantitatively study the biochemical processes in the ocean, but the research on the ecosystem model including the DMS cycle has not been carried out in the Yellow Sea and East China Sea (YSECS). A high-resolution three-dimensional physical-biogeochemical coupling ecosystem model containing the DMS cycle will be constructed to simulate the seasonal and interannual variations of the DMS concentration in YSECS in the recent 20 years. With the model simulations the DMS air-sea flux is calculated and the contributions of physical and biological processes to the DMS flux will be assessed. The main factors affecting the variations of the DMS concentration and air-sea flux over different time scales (seasonal and interannual) will be discussed based on the model results and sensitive experiments. It is a novel approach to improve the understanding of the DMS cycle in the ocean by using a coupled ecosystem model. Scenario experiments are designed to investigate the responses of the DMS concentration and air-sea flux to global warming and nutrients composition changing in YSECS, and to evaluate the contribution of YSECS to global DMS flux. DMS entering the atmosphere is conducive to the formation of cloud condensation nuclei and mitigate the greenhouse effect, so this research can provide a new perspective for improving carbon sink compensation assessment and assessing the role of regional ocean in climate change.

二甲基硫（DMS）在硫元素海气交换中占主导地位，研究海水中DMS变化规律和机制对于理解海洋硫循环有重要的意义。耦合生态模型是量化研究海洋生化过程的重要手段，而中国近海DMS循环生态模型研究还没有展开。本项目拟建立包含DMS循环的物理-生物地球化学耦合动力学模型，模拟和分析黄东海近20年来DMS浓度的季节和年际变化规律，给出DMS源汇格局，探讨影响DMS海气通量不同时间尺度（季节和年际）变化的主要影响因子，量化物理、生物和化学过程的贡献，解析黄东海DMS浓度及通量时空变化机制。通过耦合生态模型加深对中国近海DMS变化规律和机制认识是一个新的技术途径。设计情景实验，探讨黄东海DMS浓度及海气通量对全球变暖和输入营养盐结构变化的响应，评估黄东海对全球DMS通量的贡献。进入大气的DMS有利于云凝结核形成，缓解温室效应，因此该研究可为完善碳汇补偿评估、理解陆架海在气候变化中的作用提供一个新视角。

二甲基硫（DMS）海气交换通量在海洋总硫排放中占主导地位，是全球硫循环不可忽视的部分。海水DMS浓度存在显著的时空差异，认识不同区域，特别是高生产力陆架海DMS浓度及其通量的时空变化，定量陆架海对全球DMS通量的区域性贡献，开展陆架海DMS排放对人类活动和气候变化响应的分析，将加深对气候变化的认识。在收集历史数据和现场补充观测基础上，构建了1套空间分辨率为1度的黄东海DMS浓度数据集，在黄东海首次建立了表层DMS浓度的广义可加混合模型及耦合DMS模块的三维物理生态耦合动力学模式。黄东海气候态表层DMS浓度呈近岸高外海低的分布特征，DMS浓度近岸夏季较高，外海则存在多个峰值，浮游植物生物量、群落结构和温度调控表层DMS浓度的季节变化。黄海年均DMS海气通量7.79μmol/(m2.day)，东海年均DMS海气通量5.94μmol/(m2.day)，黄东海占世界海洋面积的0.25%，但贡献了全球0.35%的DMS海气排放。1998年以来东海近岸以及黄海表层DMS浓度存在先升后降的变化趋势，东海外海DMS浓度的年际变化较小，DMS浓度的变化趋势主要受叶绿素浓度变化影响，2-3年的周期变化则与温度相关。黄东海的DMS通量存在显著的年际变化，主要是由海气交换速率主导。从改革开放初期到本世纪末，黄东海的DMS海气通量排放持续增加，且出现物候上的变化。过去30年黄东海DMS总体排放的增加及其物候变化主要源于长江营养盐输入的变化。长江输入的影响主要在近岸海域，浙江近岸和长江口以东海域，陆源输入变化所致浮游植物生物量、群落结构的变化是DMS通量增加的主要原因。气候变化主要影响东海中外陆架DMS通量，且未来气候变化的影响增强。即使在中、低排放情景，东海中外陆架夏季DMS排放也是显著提升，且出现了物候上的变化。敏感性实验显示，风场的变化导致夏季东海中外陆架表层离岸输运增加，促进了该海域浮游植物生长和DMS释放，带来了DMS排放的物候变化。