我院戴民漢教授團隊在海洋碳循環領域開展了一系列高水平與系統性的研究工作，獲得了國內外同行的廣泛關注。應Annual Review of Earth and Planetary Sciences邀約，戴民漢教授與國內外合作者撰寫題為“Carbon Fluxes in the Coastal Ocean: Synthesis, Boundary Processes and Future Trends”的綜述論文于日前正式在線發表。該文全面總結了全球近海碳源匯格局與控制過程，并展望未來碳中和戰略下的發展趨勢。
Annual Review of Earth and Planetary Sciences雜志隸屬于Annual Reviews出版社。該出版社專注于出版綜述期刊，回顧本學科最前沿的研究進展，為科學研究提供方向性指導；Annual Reviews綜述的所有議題都經過編輯委員會的遴選，委員會成員和綜述作者都是各學科領域里最杰出的代表，所有的綜述文章也都是特約撰稿。Annual Reviews 系列期刊是引證率最高的出版物，JCR 收錄的期刊中，Annual Reviews系列期刊的影響因子幾乎在其相應學科中均排名前十位。Annual Review of Earth and Planetary Sciences創刊于1973年，收錄文章涵蓋了地球和行星科學所有領域的重大研究進展。
研究背景
海洋作為地球系統中最大的活躍碳庫，吸收了超過25%人類活動排放（自工業革命以來排放的總量）的二氧化碳（CO2），作者對緩解全球氣候變化起到了至關重要的作用。而在未來，以碳中和為目標的減排和增匯行動必將給地球氣候系統帶來一次巨大且前所未有的快速改變，如何預測這些人為干預行動對海洋碳循環和碳收支的擾動及對氣候的影響，將是全球變化科學面臨的重大新挑戰。
近海系統位于海-陸-氣和人類活動交匯區，跨界面交互作用劇烈，其碳通量與調控過程均具有高度的時空變異性，是全球碳循環研究的熱點與難點區域，也是地球系統模式的缺失環節。近海面積只占全球海洋面積的7-8%，但初級生產卻占~28%，有機碳埋藏更是高達80%，是全球海洋最重要的碳匯區之一，但準確評估其中的碳通量、源匯格局及演化趨勢頗具挑戰。
綜述內容
戴民漢教授團隊及其合作者從綜合集成、邊界過程、數值模式發展和未來趨勢四個方面對近海碳通量研究展開系統歸納、總結與展望。
運用新的集成方法及來自全球214個近海系統的更新數據庫，對全球近海系統的海-氣CO2通量進行重新評估，估算其碳匯量為0.25±0.05 Pg C yr-1 （2.5±0.5億噸碳/年）。其中，亞極地和極地海域貢獻了超過90%的碳匯量。近海連接陸地與大洋，該綜述研究特別強調了邊界過程對近海碳循環影響的重要性，基于河流主控型陸架海和大洋主控型邊緣海兩大系統碳循環的理論框架，定量解析近海碳源匯格局及其控制機制。同時，選取南海（South China Sea）、波羅的海（Baltic Sea）、中大西洋灣（Middle Atlantic Bight）進行對比，分析不同近海系統海表CO2分壓的空間、季節及長時間變化特征與潛在調控過程。此外，從模擬近海碳循環關鍵過程和預測未來變化方面，綜述了由箱式模型到三維環流-生物地球化學耦合數值模式的發展與挑戰。
最后，作者系統分析了從工業革命前到現今，再到未來實現碳中和這三個階段的全球碳循環（包括各碳庫儲量和碳庫之間的碳通量）演變過程。同時提出以凈零排放為目標的人為擾動，可從不同界面，對陸-海-氣這一耦合、協同變化系統產生影響，這也是研究近海碳循環未來變化趨勢的關鍵挑戰。
該綜述論文總結了近海碳通量、過程與趨勢研究現狀，指明目前認知的不足與未來的研究挑戰，對實施基于海洋的碳管理和氣候應對措施、實現碳中和目標具有重要意義。
圖1. 全球近海單位面積海-氣CO2通量新集成（上圖）；近海不同特征區域海表面積，單位面積碳通量及總碳通量（下圖）
圖2. 全球不同儲庫碳儲量（箱內數字，單位：10億噸碳）及不同儲庫間碳通量（箭頭上數字，單位：10億噸碳 /年）的變化 ：（a）工業革命前；（b）現今。紅色數字表示碳儲量及碳通量較工業革命前的變化量；（c）代表性濃度路徑RCP2.6情景下，2050-~2100期間。紫色和藍色數字分別表示模式預測到2050年大氣CO2濃度達到最高值時及其后開始下降的第一個50年內碳儲量及碳通量較工業革命前的變化量。
研究團隊
戴民漢教授為該論文的第一及通訊作者，論文共同作者還包括美國老多米尼大學的Eileen Hofmann教授、特拉華大學的蔡衛君教授、香港科技大學的甘劍平教授、德國馬克斯-普朗克研究所的Fabrice Lacroix博士、比利時布魯塞爾自由大學的Goulven Laruelle博士和Pierre Regnier教授，以及瑞士蘇黎世聯邦理工學院的Jens Müller博士等。該研究得到國家自然科學基金“海洋碳匯與生物地球化學過程”基礎科學中心項目資助。
論文來源
Dai*, M., J. Su, Y. Zhao, E. E. Hofmann, Z. Cao, W.-J. Cai, J. Gan, F. Lacroix, G. G. Laruelle, F. Meng, J. D. Müller, P. A. Regnier, G. Wang, and Z. Wang (2022), Carbon fluxes in the coastal ocean: Synthesis, boundary processes and future trends. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 50, https://doi.org/10.1146/annurev -earth-032320-090746.
論文鏈接
https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-earth-032320-090746
供稿：孟菲菲
