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全球大洋深海有孔虫碳同位素(δ13C)记录中广泛发现40万年周期,这一周期可能与偏心率长周期的轨道驱动有关.1.6 Ma以来,δ13C的这一长周期拉长到50万年,且重值期不再与偏心率低值对应.目前对δ13C 40万年周期的成因及其周期拉长的机制还不明确.这里使用了包含9个箱体的箱式模型,用于研究热带过程与冰盖相互作用及其对大洋碳循环的影响.模拟结果显示当北半球高纬海区海冰迅速增大时冰盖迅速融化,进入冰消期,而当海冰快速消失后,冰盖则重新缓慢增长.冰盖变化具有冰期长,间冰期短的非对称形态.在季节性太阳辐射量的驱动下冰盖变化具有10万年冰期-间冰期旋回.当冰盖融化速率受北半球高纬夏季太阳辐射量控制时,冰盖变化的岁差周期明显加强,相位与地质记录一致,说明轨道驱动可以通过非线性相位锁定机制使冰盖变化与其在相位上保持一致.海冰的阻隔效应使大气中CO2在冰消期时增多.冰期时大洋环流减弱使大气中CO2逐渐减少.当模型只有ETP驱动的风化作用而不考虑冰盖变化时,模拟的δ13C记录显示极强的40万年周期,体现了大洋碳储库对热带风化过程的响应.当同时考虑冰盖变化和风化作用时,模拟的δ13C结果中40万年周期减弱而10万年周期加强,并且40万年周期上碳储库与偏心率的相位与不考虑冰盖变化时的相位也存在差异,反映了冰盖变化引起的洋流改组压制了大洋碳循环对热带过程的响应. 相似文献
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上新世最重要的古气候事件就是北极冰盖的形成和扩张（3.2—2.5Ma）。根据北极冰盖的形成过程,文中将上新世—早更新世（4.5—1.6Ma）西太平洋暖池核心区ODP807A孔2个浮游有孔虫属种Globigerinoides ruber和Pulleniatina obliquiloculata的δ18O（氧同位素）、δ13C（碳同位素）记录数据细分为3个阶段：形成前（4.5—3.2Ma）、形成中（3.2—2.5Ma）和形成后（2.5—1.6Ma）。研究结果表明,北极冰盖形成以来,G.ruber和P.obliquiloculata的 δ18O值均呈增大趋势;北极冰盖形成中,G.ruber 的δ18O值基本不变,P.obliquiloculata的 δ18O值略增大,反映出西太平洋暖池次表层海水受北极冰盖形成的影响更甚;Δδ18O（P-G）（G.ruber和P.obliquiloculata的 δ18O 的差值）反映出温跃层无明显变化,受北极冰盖形成影响微弱。根据用Ma/Ca值得到的ODP806站SST值（Wara et al.,2005）以及用UK′37得到的东太平洋ODP847站SST值数据（Herbert and Laura,2010）,对北极冰盖形成以来东西太平洋古海洋学演化进行比较发现：冰盖形成以来东西赤道太平洋海水表层温度均有所下降,且东太平洋降温幅度更大;对比同时期的西太平洋ODP807A孔Δδ18O（P-G）与东太平洋ODP847站Δδ18O（T-S）的变化趋势,发现东太平洋温跃层变浅,表明受北极冰盖形成和扩张的影响,东西太平洋温跃层深度梯度增大。对比ODP807A孔与南海南部1143站、南海北部1148站G.ruber的 δ18O 和δ13C记录,揭示西太平洋边缘海如南海北部和南部受北极冰盖形成的影响有所不同,北部的表层海水温度和生产力水平受冰盖形成的影响更加明显。 相似文献
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慕士塔格夏季近地表大气CO2浓度变化特征 总被引：4，自引：1，他引：3
利用CIRAS SC型号的CO2和H2O分析仪, 对东帕米尔高原慕士塔格地区2003年夏季(6~8月)近地表大气CO2浓度和水汽进行精确持续观测, 给出了我国内陆高原大气近地表 CO2 浓度夏季的变化特征. 观测表明, 该地夏季CO2浓度呈整体下降趋势, 并因受陆地植被光合作用、呼吸作用和土壤微生物等的影响, 有明显的日周期变化. 在短时间尺度上, 其变化趋势与瓦里关站点观测结果基本一致, 与Mauna Loa站点观测结果差别明显. 通过考察当地 CO2浓度与大气水汽的关系, 发现两者具有很显著的反相关性. 上述现象揭示, 慕士塔格近地表大气CO2含量的变化不仅受植物光合作用的影响,同时大气中水汽的含量在控制CO2含量方面起着重要作用. 相似文献
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人类巨量碳排放究竟导致什么后果,争议颇大,只有深入研究始新世以来大气CO2浓度与环境变化,才有可能正确认识未来人类自身巨量碳排放之后果。大量研究揭示出: 从始新世到渐新世末期,大气CO2浓度大幅下降,全球变冷,形成了大陆冰川; 中新世至今,大气CO2浓度在低浓度背景之下长周期缓慢下降。当前尚不清楚何种机制主导了这一变化过程,也不清楚形成大陆冰川的水来自何方。为此,从青藏高原深部碳循环、表层水循环和环境变化的角度探讨这些问题,再分析未来人类巨量碳排放之后果。青藏高原在生长、隆升过程中,通过硅酸岩化学风化、植物光合作用、陆内俯冲(深埋)、水岩反应等方式,持续将巨量大气CO2转化为富含碳元素的固、流体,封存在青藏高原新生的厚地壳之中,大幅降低了大气CO2浓度,导致了全球变冷、大陆内陆(含青藏高原,下同)表层失水变干,形成了大陆冰川。渐新世—中新世之交,青藏高原生长到改变大气环流的规模,形成了亚洲季风,大陆内陆进一步荒漠化,捕获CO2的量大幅下降,并与青藏高原内部所释放CO2的量达到了准动态平衡,这是中新世以来大气CO2浓度变化的主要机制。人类巨量碳排放彻底扭转了大气CO2浓度长周期缓慢下降的趋势,大陆冰川因全球变暖所形成的液态水不会长期停留在海洋里,而以大气降水的方式重新回到干冷的大陆内陆,青藏高原将因此再次成为巨型水塔,缓解30多亿人的清洁饮用水问题。持续生长的高原和当前干冷荒漠化的大陆内陆通过前述多种方式固化人类排放的巨量CO2,导致未来大气CO2浓度在较高浓度背景下保持稳定,届时沙漠变绿洲,黄土高原变成有机质丰富的黑土高原,人居环境大幅改善; 但在盆地内部,PM2.5难以扩散,易形成雾霾。全球平均海平面因海水热膨胀而缓慢上升,上升速率约为1 mm/a。水主要在大陆冰川与内陆表层之间循环,与海平面升降之间没有因果关系。因此,人类巨量碳排放所导致的全球变暖对于人类自身的发展是利大于弊。 相似文献
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CO2作为岩溶作用的驱动力,在岩溶作用中起着关键作用。岩溶区特有的地上地下二元结构表明,洞穴系统作为地下空间的窗口,对其CO2及δ13CCO2研究是十分必要的。本研究对贵州绥阳麻黄洞上覆土壤空气CO2、洞穴内部和外部大气参数以及CO2浓度和δ13CCO2进行了为期12个月的监测,监测结果表明:（1）麻黄洞洞穴空气和上覆土壤空气CO2与δ13CCO2均呈现出明显的时空变化规律,表现出雨季CO2浓度高、δ13CCO2偏轻,旱季CO2浓度低、δ13CCO2偏重的特征。（2）土壤CO2是内源性CO... 相似文献
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大气温室气体(GHGs)浓度的持续增加是气候变暖的重要驱动因素。河流系统是陆地、大气和海洋之间生物地球化学循环的重要纽带,河流GHGs释放被认为是全球GHGs的一个重要来源,亦是影响全球碳中和目标实现的不可忽视的因素。本文基于2010—2020年发表的全球河流二氧化碳(CO2)释放的研究结果,系统分析了河流CO2浓度与通量的全球和区域水平差异及其影响因素。研究发现,全球河流源头、干流和河口均为大气CO2的源,全球河流CO2总通量可达(2.16±0.38) Pg C·a-1,其中源头>干流>河口,源头、干流和河口释放通量分别为(0.69±0.12) mol·m-2·d-1、(0.42±0.07) mol·m-2·d-1和(0.17±0.03) mol·m-2·d-1,释放总通量分别为(0.84±0.15) Pg C·a-1 相似文献
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藏南碳酸岩脉成因及其气候效应 总被引：1，自引：0，他引：1
始新世末期以来,全球大气CO2浓度持续下降,但长期以来不清楚为何这一时期全球大气CO2浓度下降,巨量的大气CO2赋存于何处。深入研究该问题有助于准确理解未来大气CO2浓度变化的趋势,特别是有助于进一步评估人类自身碳排放的后果。这一时期,小印度陆块持续与大亚洲陆块汇聚,导致了以喜马拉雅为代表的山脉群和青藏高原的形成。很早就有学者从地球表层碳循环的角度提出了"青藏高原的隆升导致了全球变冷"的观点,但这一观点既没有解释清楚"巨量大气CO2到何处去"的问题,也没有讨论青藏高原本身向大气圈排放CO2等问题,因此该观点最近受到了强烈的质疑。这些激烈的争论充分反映了传统的地球表层碳循环研究已不能充分满足当前社会的需求。本文从深部碳循环这个视角重新探讨青藏高原在全球碳循环中的作用。在印度与亚洲陆块持续汇聚期间,以喜马拉雅为代表的巨型山脉快速崛起,然后持续遭受化学风化作用,大量消耗大气CO2。化学风化的产物堆积在喜马拉雅山前的前陆盆地内,形成了巨量含新生碳酸盐矿物和有机碳的西瓦里克沉积杂岩,随后新生的西瓦里克杂岩又随持续平板俯冲的印度陆壳被带入青藏高原内部,与平板俯冲的印度陆壳共同经历高温变质作用。俯冲板片内的(黑)云母等含水矿物发生脱水,形成花岗岩浆。花岗岩浆再与俯冲的西瓦里克杂岩内的碳酸盐岩发生交代反应,释放出含钙、镁离子、以CO2和水为主的高温流体,本文称其为壳源火成碳酸岩浆。碳酸岩浆沿张性裂隙上侵、冷凝之后形成藏南的碳酸岩脉。虽然青藏高原内部的火山、温泉等均向大气圈排放CO2,但所排放的碳均为再循环来自大气圈的碳,并且排放量略小于吸收量,否则消耗大气CO2所新生的碳酸岩脉就不会在青藏高原内部保存下来。藏南大量晚新生代碳酸岩脉的发现充分说明了喜马拉雅山脉和藏南高原是一个巨大的碳储库,在其形成过程中将巨量大气CO2转化为流体(岩浆)的形式封存于青藏高原内部,从而大幅降低了大气CO2浓度,最终导致了全球变冷。上述过程充分说明,大气CO2浓度的变化实质上是受控于地球内部的构造运动。进一步可推论出,"全球变化"只是一个自然现象,虽然它有独特的运行轨迹,但与人类的碳排放量无因果关系。 相似文献
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中中新世气候转型(14.2～13.9 Ma)是全球联动的一个快速气候变化事件,冰盖、洋流和碳循环均发生显著变化,厘清其驱动机制对理解新生代全球变冷有重要意义。对此已有研究提出2种假说：一种重视洋流重组,另一种则突出碳循环的重要性,但二者都无法完美解释中中新世气候转型的种种现象。实际上,冰盖—洋流—碳循环三者形成耦合的系统,共同造成地球气候变化。综合已有的地质记录,两类机制均导致深部大洋碳储库增大,大气p CO2降低,并进一步促进气候变冷和冰盖增长,表明不同子系统之间的耦合作用引起气候突变。相较于碳循环过程和冰盖变化,学术界对中中新世气候转型期间洋流变化的了解较少,特别是南大洋和太平洋深部水团。未来的研究应聚焦于深部太平洋的洋流变化,以便更全面地完善对中中新世气候转型的理解。 相似文献
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中国第二次北极科学考察路线上温室气体瓶采样结果分析 总被引：2，自引：0，他引：2
用气相色谱和非红外色散分析方法,分析了中国第二次北极科学考察路线上采集到的气体样品中温室气体(CO2和CH4)的浓度,对不同纬度带上CO2和CH4平均浓度变化特征进行了研究.结果表明:海洋表面不同纬度带上CO2的浓度呈现出随纬度升高而减小的趋势,这与全球范围内CO2的年平均浓度的地理分布特征相反,显示了海洋对CO2气体的吸收作用.45°N以北的海洋表面,CH4浓度有随纬度升高而增大的趋势,这与全球范围内CH4的年平均浓度的地理分布特征相同;中纬度近海岸地区温室气体浓度变化无明显规律,可能受到区域或局地气团的影响较大. 相似文献
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石笋氧同位素记录具有明显的2万年周期,其他记录中广泛存在的10万年周期是否在石笋中有所表现目前还鲜有报道。通过对湖北三宝洞20支石笋的铀同位素数据的分析研究发现,石笋初始234U/238U值在序列连续性较好的640.3~299.6 ka B.P.时间段有强烈的10万年周期特征。在间冰期和冰期时,初始234U/238U值分别呈增大和减小状态。初始234U/238U值的10万年周期与全球冰量、黄土磁化率、黄土平均粒度和大气CO2变化有良好的对应关系。这些对应关系表明全球冰量、大气CO2对喀斯特区地球化学元素富集和迁移作用有重要影响。石笋氧同位素的显著岁差周期独立于石笋微量元素、高纬冰量和全球温室气体变化,暗示了太阳辐射变化对中低纬水汽环流的直接影响。石笋初始234U/238U与氧同位素、太阳辐射在冰消期时的对应变化支持北半球太阳辐射能量变化对冰期-间冰期旋回的调控作用。 相似文献
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渐新世代表地球一个早期的“冰室”期,是地球气候演化和生物演替过程中一段特殊的时期。渐新世植物化石的碳同位素可为研究该时期的古气候提供依据。对广西渐新世宁明组三种植物及其最近现生亲缘种的碳同位素进行分析,化石种Buxus ningmingensis,Chuniophoenix slenderifolia和Cephalotaxus ningmingensis的碳同位素组成（δ13C）分别为-29.0‰,-28.3‰,-28.0‰;碳同位素分馏（Δ13C）分别为23.48‰,22.74‰,22.43‰;叶内细胞间和外界大气的CO2分压比（C植物/C空气）分别为0.84,0.81,0.80;水分利用效率（WUE）分别为42.63μmol CO2/mol H2O,51.56μmol CO2/mol H2O,55.38 μmol CO2/mol H2O。其对应的最近现生亲缘种（NLRs）的δ13C分别为-27.9‰,-29.7‰,-28.8‰;Δ13C分别为20.47‰,22.36‰,21.42‰;C植物/C空气分别为0.71,0.79,0.75;WUE分别为72.22 μmol CO2/mol H2O,51.28μmol CO2/mol H2O,61.76 μmol CO2/mol H2O。化石种δ13C值均落在现代C3植物相应的数值范围内,其Δ13C和C植物/C空气均高于相应的NLRs数值;而Buxus ningmingensis和Cephalotaxus ningmingensis的WUE低于相应的NLRs数值;其中Chuniophoenix slenderifolia的WUE稍高于相应的最近现生亲缘种C. hainanensis,推测可能与其NLR标本的母本植物生长在水源充足、空气潮湿的湖溪边湿地环境有关。基于Δ13C、C植物/C空气和WUE结果,推测化石种可能生活在一种比现在更为温暖湿润的气候环境中;化石种及同层位化石的古气候重建支持了当前古气候分析结果。 相似文献
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南大洋CaCO3沉积在记录生物泵调节大气CO2的同时,也记录了南大洋表层锋面系统和深部环流格局的重要转变.通过南塔斯曼海ODP 1170站位2 Ma以来CaCO3％和MAR-CaCO3的研究发现,CaCO3％以冰期低和间冰期高的“大西洋”型溶解作用旋回为主,并以MIS 34/35期(约1.15 Ma BP)和MIS 14/15期(约0.55 Ma BP)为界线,表现出3种沉积模式.而MAR-CaCO3以MIS 57/58,21/22,13/14和11/12为界表现出“两高三低”5个阶段.CaCO3％与轨道参数ETP和底栖有孔虫δ18O的交叉频谱和小波分析显示,其主导周期明显具有从40 ka向100 ka转变的中更新世气候转型(MPT)特征,转型起始与终止时间为1.15～0.55 MaBP.CaCO3沉积模式的转变与南大洋太平洋区西风带和环南极表层锋面系统的迁移密切相关,在时间上与MPT同步.MPT时期,西风带和环南极表层锋面系统的快速南北迁移,导致CaCO3沉积受到硅质和陆源物质稀释作用的影响.而MAR-CaCO3的阶段性变化主要与南大洋深层环流的变化格局和水团化学性质的变化有关.在1.5～0.85 MaBP期间,南大洋太平洋区深层水通风增强,利于CaCO3的保存和埋藏,MAR-CaCO3增加;在0.85 ～0.55 Ma BP期间,CO32-处于不饱和状态的CDW增强,导致南大洋深部CaCO3溶解作用增强,溶跃面上升,MAR-CaCO3降低. 相似文献
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松辽盆地庆深气田天然气成因类型鉴别 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对松辽盆地徐家围子烃源岩和原油热模拟实验、烷烃气碳同位素组成分析, 认为在高演化阶段单一热力作用可以引起重烃气(δ13C2 > δ13C3 > δ13C4) 碳同位素组成倒转, 但CH4与C2H6(δ13C1 > δ13C2) 却很难发生倒转.庆深气田天然气重甲烷碳同位素组成、烷烃气碳同位素完全倒转、高稀有气体同位素组成(R/Ra > 1.0), 说明该气田天然气来源具有多样性.利用R/Ra与CO2/3He和R/Ra与CH4/3He关系对庆深气田天然气成因类型进行识别, 认为该气田烷烃气中甲烷有部分为无机成因, 重烃气则为有机成因.该地区高地温梯度导致有机成因重烃气碳同位素组成发生倒转, 而CH4与C2H6碳同位素组成倒转主要与重碳同位素的无机甲烷混入有关. 相似文献
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以漓江流域境内地表河和地下河为研究对象，通过测定、分析水体中的水化学组成以及δ13CDIC、δ15N-NO3-、δ18O-NO3-等，利用同位素质量平衡混合模型，初步探讨了漓江流域境内DIC、硝酸盐的分布特征及其来源.结果表明:漓江流域DIC（即HCO3-）浓度和无机碳稳定同位素（δ13CDIC）分别在12.20~402.60 mg·L-1和-17.29‰~-10.01‰，平均值分别为140.3 mg·L-1和-13.06‰.NO3-浓度在2.37~35.38 mg·L-1，δ15N-NO3-在0.99‰~11.09‰，均展现出明显的空间变异特征.有机肥和污水对漓江流域硝酸盐的贡献最为显著，贡献比达57.00%.其次是化肥、降雨中的NH4+和土壤N，贡献比分别是36.45%，6.55%.流域内DIC主要来源于碳酸盐岩的风化和土壤CO2的溶解，同时也受硝酸溶蚀碳酸盐岩和大气CO2的影响.结果可为定制有效的控制硝酸盐的输入途径，净化水质测略提供依据. 相似文献
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Elizabeth A. V. Mackie Jeremy M. Lloyd Melanie J. Leng Michael J. Bentley Carol Arrowsmith 《第四纪科学杂志》2007,22(6):579-591
Carbon isotopes (δ13C) and C/N ratios from bulk organic matter have recently been used as alternative proxies for relative sea‐level (RSL) reconstruction where there are problems associated with conventional biological indictors. A previous study on a single isolation basin (Upper Loch nan Eala) in northwest Scotland has shown a clear relationship between δ13C, C/N ratios and palaeosalinity from Younger Dryas and Holocene aged sediments. In this paper we present results of δ13C and C/N ratio analyses from other isolation basins in northwest Scotland over the Holocene and the Lateglacial period in order to validate this technique. The results from the Holocene sequences support the earlier findings that this technique can be used to identify RSL change from isolation basins over the Holocene in this region. The relationship between δ13C, C/N ratios and RSL change is not apparent in sediments of Lateglacial age. Other environmental variables such as atmospheric CO2 concentration, poor vegetation development and temperature influence δ13C values during this period. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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未来百年全球气候变化的影响是当前学术界激烈争议的议题,深入探讨全球气候变化的驱动机理才能正确认识全球气候变化.持续生长的青藏高原吸收了巨量的CO2,导致大气中CO2浓度大幅下降,使地球从温室气候进入到以冰期、间冰期交替出现为特征的冰室气候,青藏高原成为新生碳储库.在间冰期,青藏高原和蒙古高原将淡水输送到中低纬度内陆区(... 相似文献
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To reconstruct oceanographic variations in the subtropical South Pacific, 271-year long subseasonal time series of Sr/Ca and δ18O were generated from a coral growing at Rarotonga (21.5°S, 159.5°W). In this case, coral Sr/Ca appears to be an excellent proxy for sea surface temperature (SST) and coral δ18O is a function of both SST and seawater δ18O composition (δ18Osw). Here, we focus on extracting the δ18Osw signal from these proxy records. A method is presented assuming that coral Sr/Ca is solely a function of SST and that coral δ18O is a function of both SST and δ18Osw. This method separates the effects of δ18Osw from SST by breaking the instantaneous changes of coral δ18O into separate contributions by instantaneous SST and δ18Osw changes, respectively. The results show that on average δ18Osw at Rarotonga explains ∼39% of the variance in δ18O and that variations in SST explains the remaining ∼61% of δ18O variance. Reconstructed δ18Osw shows systematic increases in summer months (December-February) consistent with the regional pattern of variations in precipitation and evaporation. The δ18Osw also shows a positive linear correlation with satellite-derived estimated salinity for the period 1980 to 1997 (r = 0.72). This linear correlation between reconstructed δ18Osw and salinity makes it possible to use the reconstructed δ18Osw to estimate the past interannual and decadal salinity changes in this region. Comparisons of coral δ18O and δ18Osw at Rarotonga with the Pacific decadal oscillation index suggest that the decadal and interdecadal salinity and SST variability at Rarotonga appears to be related to basin-scale decadal variability in the Pacific. 相似文献
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Marine carbon cycle of the South China Sea is an important part of global carbon cycle. Researches on the air-sea CO2 flux in the South China Sea will help us understand the global carbon cycle and improve the global carbon system parameter database. This paper concisely summarized the changes of partial pressure of CO2 (pCO2), air-sea CO2 fluxes (FCO2), and related environmental factors in four regions in domains in the South China Sea. The low-salinity area of the upper reaches of the Pearl River estuary in the northern of South China Sea shelf area acted as a strong source of atmospheric CO2, with high pCO2（405.3~810.6 Pa）all year round. The lower area of the Pearl River estuary (salinity > 33.7) acted as a weak sink of CO2 in winter, with relatively low pCO2 （35.2~37.0 Pa). The northern slope/basin in the South China Sea acted as a source of CO2 in warm seasons with a relatively high pCO2 (45.0 Pa), and acted as a sink of CO2 in cold seasons with a relatively low pCO2 (34.7 Pa). The west of the Luzon Strait acted as a sink of CO2 in spring, while it acted as a source of CO2 in other seasons, with relative high pCO2 (38.4~47.5 Pa) in winter. The central/southern basin in the South China Sea acted as sources of CO2, with relative high pCO2 (41.0 Pa) all the year. Generally, the estimation of annual sea-air CO2 fluxes showed that most domains in the South China Sea served as weak sources of atmospheric CO2. In the future, more researches should be focused on the time-series of sea surface pCO2 and the remote sensing of the sea-air CO2 fluxes. 相似文献