铁循环纳入全球气候模型分析研究.docx

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1、铁占地壳的5%,但在全球广阔的海洋中却很少见，每升地表海水平均含有不到20纳克的铁1。尽管如此，铁在调节海洋的初级生产（浮游植物从二氧化碳合成有机物）中起着至关重要的作用。在本期杂志的第212页上，康威和约翰2研究了不同铁源对北大西洋的相对重要性。限制各种铁源贡献的大小将使我们能够更准确地将铁循环纳入全球气候模型，并更好地了解其在调节海洋碳出口中的作用。海洋铁的来源包括来自干旱土地的天然粉尘，人为气溶胶，河流，沿海沉积物和海底火山。在过去的十年，新的分析技术，已经可以看变化铁的两种天然同位素（表示为56铁）的浓度在海水中发现，提供与一个至关重要的工具来了解铁通过如何移动海洋。Conway和约翰

2、已经产生第一56横跨洋盆的Fe部分作为国际GEOTRACES方案，其目的是理解在海洋中的痕量元素分布和循环的一部分。作者的56周铁的数据让他们，指纹二从不同的来源和摊派每个源对这种营养素在北大西洋的池贡献溶解的铁。他们发现最大的来源是风传播的撒哈拉尘埃，其次是沿海边缘海洋沉积物中的铁释放。最小但最稳定的来源是海底火山和热液排放物，这些物质在数百万年的时间里不断向海洋释放铁。在向海洋输送铁与全球气候之间存在多种反馈。浮游植物是海洋食物网的基础，它需要铁作为控制多种生物化学途径（例如光合作用和固氮过程）的必需微量营养素。当浮游植物沉入深海时，它们会随身携带积聚的碳。这代表海洋从大气中吸收CO2并将

3、其传输到深海从而调节CO2的一种机制。大气中的水平。世界海洋的广阔区域，包括北极亚太平洋，赤道东太平洋和南洋，富含硝酸盐，磷酸盐和硅酸盐等大量营养素，但由于溶解铁含量极低（限制了浮游植物），因此生物生产力相对较低。成长3。在铁的供给到海洋表面变化可能已经促成了变化大气中的Co2水平随冰和间周期3,4o在冰川时期，低海平面使富铁的大陆架暴露在侵蚀之下，而高干旱和风速则增加了干旱地区的面积，并增加了从这些地区风中飘扬的灰尘数量5。冰和海洋沉积物的记录，以及模拟结果都表明，冰川期的铁通量比当前的冰川期高出2至20倍，从而提高了该时期的生产力和碳出口6o叠加在这种可变性之上的是海底火山的热液喷口稳定供

4、应的铁，海底火山在浅海和深海中环绕地球。有证据7表明,来自热液喷口的铁可以以胶体形式（悬浮在水中的极小颗粒)有机结合或稳定化，从而使其能够在很长的时间范围内持久存在。来自深部热液源的铁最终可能到达南大洋营养丰富的地表水，在那里铁的富集调节浮游植物的生长，从而吸收Co28。西太平洋浅层火山也可能向赤道暗流供应铁，为铁进入海洋内部和营养丰富的东赤道太平洋提供了途径。在气候模型中使用的铁源的幅度差产生的CO的量较大变化2期间冰期铁受精的结果由海洋吸收5,6,9,10,I1o有关铁同位素的数据将更好地限制海洋铁的预算，改善模型参数化，从而更好地了解铁输入变化对过去和未来气候的影响。关于分离铁同位素的海

5、洋过程，仍然存在许多悬而未决的问题。例如，康威(Conway)和约翰(John)将样品中溶解铁的主要成分归因于天然气溶胶粉尘，但考虑到干旱地区的气溶胶，该成分的同位素比出乎意料地“重”-存在大量的重同位素。具有更轻的同位素特征。作者认为，溶解和络合方法产生沉重的56FE值，它们用来识别气溶胶粉尘的铁源。很容易接受这个假设，因为天然气溶胶粉尘是北大西洋明显的铁主要来源(图1)。)。然而，在区，其中天然粉尘是较少主导铁源，它可能是属性3更难56个的Fe签名来具体来源。因此，至关重要的是，更好地了解铁在溶解相和颗粒相之间以及在地表和深海之间循环时如何分储。由于测量56在海洋中增加铁，还有很大的潜力，以指纹目前未鉴定的铁的来源，以及他们识别其它海洋过程56铁签名。例如，来自人为气溶胶和受人为排放影响的天然粉尘中的铁可能具有不同的铁同位素比-化石燃料和生物质的燃烧会产生易溶解的气溶胶铁12以及可能会增强天然气溶胶溶解度的酸13。这种效应可能会在北太平洋进行特别显着，因此，加强工业化和煤炭在燃烧亚洲可能导致生物可利用铁的通量转变，对于未知影响56铁的铁签名。同位素用于绘制铁源向全球海洋分布的图谱还很年轻，但仍有很多发现，这是有很大希望的。