973项目申报书——2009CB421200-中国近海碳收支、调控机理及生态效应研究

4. 陆源碳输入及其对边缘海碳循环的作用

主要研究目标：较全面的提供不同形态碳/碱度的输入通量和季节变化及其变化规律； 揭示陆源有机碳的来源及循环规律；；3）揭示地下水对边缘海碳循环的贡献和影响；4）揭示中国近海化学缓冲作用与河流碱度输送通量的关系，籍此可望对中国近海碳源碳汇的形成机制和调控过程进行更加全面的阐释。

主要研究内容：1) 河流输入碳/碱度通量的研究;2) 陆源有机碳的来源及在河口和陆架区的分布、迁移及循环; 3) 河口及受河流（以长江和珠江为主）冲淡水影响的近海海域的化学缓冲作用; 4) 地下水输入对边缘海碳循环的影响。

承担单位：中科院海洋所、厦门大学 课题负责人：王旭晨（中科院海洋所）

5. 边缘海向深海大洋碳输送 主要研究目标：揭示中国边缘海控制碳输送的主要动力过程与机理；并在相关课题地球化学观测和数值模型的支持下给出陆架－深海大洋碳输送量值的探索性估算。

主要研究内容：1）陆架季节环流、跨陆架输运及其对季风的响应；2）陆架-深海界面碳通量及其多尺度变异研究；3）南海北部的斜压高频流：特征、成因及影响；4）南海北部陆架的亚潮环流和风驱低频输运。 承担单位：国家海洋局第三海洋研究所、中科院海洋所 课题负责人：李立（海洋局三所）

6. 海洋酸化历史与现状评估

主要研究目标：通过现场观测了解代表性海域如珊瑚礁区现代海水pH和pCO2的变化特征，利用地球化学替代指标重建海水的pH和pCO2演变记录，结合现场观测或重建的相关气候环境记录，探讨近海海域海水pH和pCO2的变化对自然气候环境演变以及人类活动的响应，进而评估我国近海海域海水酸化的现状，以及预测其未来发展趋势。

主要研究内容：1）南海北部珊瑚礁区现代海水pH变化及其对气候环境因素的响应; 2) 海水pH与pCO2地球化学标尺的标定与校验;3) 中国典型近海海域海水pH及pCO2记录重建; 4) 南海海域深层水pH变化及酸化现状评估

承担单位：中科院广州地化所、厦门大学 课题负责人：韦刚健（中科院广州地化所）

7. 海洋酸化的生态效应

主要研究目标：揭示我国海域典型生态系统的关键光合生物类群及群落对CO2浓度升高及海水酸化的响应，阐明其适应机制，评估我国典型海域生物固碳作用及其关键生态过程的变化对CO2生物泵与碳汇源格局的作用，为国家制订相关海洋生态环境应对政策提供科学依据。

主要研究内容：1）CO2升高与海洋酸化及其它理化因子（如阳光紫外辐射、温度、生源要素等）对海洋浮游植物功能类群营养盐和碳同化效率以及与碳循环相关的生理学关键过程的影响；2）海洋酸化对海洋表层浮游植物种群变迁及其固碳能力的影响，探讨海洋酸化对海洋初级生产过程和碳循环的调控作用；3）CO2升高与海洋酸化及其它理化因子（如阳光紫外辐射、温度）对典型钙化生物

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钙化生理和代谢生理的影响，探讨海洋酸化对钙化生物的关键钙化过程和珊瑚礁白化的影响机理；4）揭示海洋酸化状态下浮游植物群落结构的变化规律及其适应机制，预测未来生物固碳作用及其相关生态过程的变化对CO2生物泵与碳汇源格局的反馈作用。

承担单位：厦门大学、汕头大学 课题负责人：高坤山（厦门大学）

8. 碳通量及其生态响应过程的模拟与变化趋势预测分析 主要研究目标： 建立和发展三维物理－生物地球化学耦合模拟系统；建立具有综合功能的数据库；模拟揭示陆架海、边缘海物理输运混合过程、机理及与其相关的生物和化学循环过程。

主要研究内容：1）边缘海上西边界流输入或输出过程和机理以及其与生物和化学物质输运的关系；2）陆架海地形、风驱、陆源浮力和外海入侵流的跨陆架输送过程、规律、相互作用及其对营养盐、碳、初级生产力的影响；3）区域性气候演变和增汇趋势下的物理输运及相关的碳通量变化趋势。

多源观测数据和过程研究结果的综合集成与碳循环数据库建设；2）中国近海多尺度三维物理－生物地球化学耦合碳循环模型建设；3）影响中国近海碳通量及源汇格局的主要过程和背景因子的综合分析与评估；4）中国近海碳通量过程数值模拟及源汇格局变化趋势预测；5）在上述研究基础上开展增汇数值实验并评估其生态风险。

承担单位：厦门大学、香港科技大学

课题负责人：甘剑平（厦门大学、香港科技大学）

本项目总经费3450万元，各课题按如下比例分配：

课题名称 经费比例 第一课题：海-气界面碳通量与源汇格局 6.9 % 第二课题：初级生产、有机碳储量及固碳能力 9.9 % 第三课题：碳的微生物再循环、沉降输出与埋藏 7.9 % 第四课题：陆源碳输入及其对边缘海碳循环的作用 7.9 % 第五课题：边缘海向深海大洋碳输送 7.9 % 第六课题：海洋酸化历史与现状评估 7.9 % 第七课题：海洋酸化生态效应 8.4 % 第八课题：碳通量及其生态响应过程的模拟与变化趋势预测 7.9 %

公用航次的海上调查费（燃料动力费）、研讨会经费、专家咨询费，由首席科学家负责，经费比例为35.3 %。

本项目同时瞄准国家目标和科学前沿，开展中国近海碳循环研究;阐释中国近海碳收支、调控机理及生态效应；提供中国近海域碳收支的翔实数据，对于国家正确制定减排政策、应对外交谈判、提升应对环境变化和履约能力都是非常必要和紧迫的。因此，本项目设计的研究区域覆盖范围大，又同时开展春夏秋冬四个季节的研究，由此也必然导致本项目需要的经费需求相对较多，这表现在航次所必须的船时费用、大量样品的测试费用以及涉及的材料费用，等等。因此项目五年总预算超出了项目经费总额原则上不超过3000万元的设限。

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四、年度计划

研究内容 预期目标 拓展其碳1. 系统收集、分析历史资料和已有1在现有数据库的基础上，成果，在充分研讨的基础上，围绕项循环参数的数据库功能与构架。 2初步建立适合中国邻近海域的碳目的关键科学问题提出深入细致的通量和初级生产力遥感反演模型和的理论假设，并制定调查观测与实验算法； 实施方案； 3初步建立三维环流－生物地球化第 2、召开项目实施准备会暨小型国际学碳循环模式； 4. 组织一次小型国际研讨会， 研讨会，完善项目的实施方案； 5. 发表论文SCI论文10-15篇。 3、组织实施海上调查航次 （夏季）。 一 年 1. 执行第二、三个航次（冬季、秋1. 完成海上调查样品分析和相关数季）大面观测，开展过程与机理的研据（包括现场和室内实验数据）的处究。 料，进行阶段性综合分析。 理工作。 3. 利用实测数据，建立和改进我国2. 根据海上调查数据，结合历史资2. 改进各种数值模式并初步验证； 第 二 5. 在现场工作的基础上，针对性地4. 完成课题阶段性研究成果总结，开展室内、生态效应围隔模拟实验 6. 对课题前两年研究工作的实施情汇交调查数据和资料。 况进行阶段性总结，召开课题中期总5. 发表SCI或EI论文15-20篇，完成项目中期总结报告。 年 结报告会，组织相关研讨会。 3. 进行定点现场调查和相关分析。 近海碳循环相关生物地球化学参数4. 进行深入海－气界面CO2通量的的遥感反演模型。优化中国近海海－遥感算法研究。 气界面CO2通量遥感算法。 3

研究内容 史资料，进行阶段性综合分析。 析。 预期目标 1. 继续根据海上调查数据，结合历1. 完成所有航次的样品与数据分第 2. 组织春季航次调查。 2. 全面开展定点现场调查和相关分 析。 3. 全面开展海－气界面CO2通量的三 遥感算法研究。 4．对前三年研究工作的实施情况进 行阶段性总结，召开总结报告会。 2. 制作中国近海高精度、连续时相的遥感产品；校准和验证一维和三维模式，预测中国邻近海域碳循环对全球变化的响应，开展增汇模拟数值实验。 3. 根据现场资料，提交中国近海CO2源汇格局的初步结果。 4．获得长时间序列的近海CO2源汇格局的遥感产品。 年 5. 发表SCI或EI文章20-30篇。 1. 总结前三年的研究，开展补充实1. 在前三年工作的基础上，开展必全面展开论验，进一步围绕预期目标深入开展研要的补充性观测与研究，文的撰写和发表工作，并参加相应的究。 第 国际和国内会议。 2、启动集成分析与研究。 2. 根据现场资料，提交中国近海 3. 参加相关国际学术会议和相关研CO2源汇格局的结果。 讨会。 3．获得长时间序列的近海CO2源汇四 格局的遥感产品。 4. 完成各种数值模式的过程与预测 研究； 5. 发表SCI或EI文章20-30篇。 年 4