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:77

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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