南海冷泉區(qū)甲烷滲漏過程的原位觀測研究

【摘要】：天然氣水合物對全球變暖的響應(yīng)及其反饋?zhàn)饔檬钱?dāng)前全球變化研究中最為緊迫的課題之一。作為海底水合物的儲存標(biāo)志及其分解釋放甲烷的重要途徑，海底冷泉活動及其伴隨的甲烷滲漏，不僅引發(fā)了復(fù)雜的海洋生物地球化學(xué)循環(huán)和生態(tài)過程，而且在全球碳循環(huán)和氣候效應(yīng)研究中占重要地位。我國南海是重要的水合物資源遠(yuǎn)景區(qū)，但是，因長期受深海探測技術(shù)條件的限制，對與冷泉活動有關(guān)的甲烷滲漏及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究才剛剛起步，而基于海底長期原位觀測技術(shù)的冷泉活動及甲烷滲漏時序變化規(guī)律的深入研究也未全面開展。 本文基于深海海底邊界層原位監(jiān)測系統(tǒng)（Benvir），對南海海底冷泉活動區(qū)近海底邊界層進(jìn)行了多參數(shù)原位觀測，獲取了CH_4、CO_2、海流、溫度、鹽度、壓力、濁度等參數(shù)的長時間序列變化數(shù)據(jù)，并開展了相關(guān)研究。研究表明： （1）南海神狐海域海底存在高濃度的滲漏甲烷，甲烷濃度范圍為3.8μmol/L～4.2μmol/L，是海水背景值和上覆水柱甲烷濃度的300～1000倍，這可能是我國南海海底冷泉活動的直接證據(jù)。 （2）在日潮周期內(nèi),海底壓力變化可能直接導(dǎo)致海底甲烷滲漏強(qiáng)度變化，也可能通過控制海流運(yùn)動，進(jìn)而影響底層水甲烷輸運(yùn)來控制底層水甲烷濃度變化。而溫度變化對海底下甲烷滲漏強(qiáng)度的影響不大。 （3）研究區(qū)滲漏甲烷的物理運(yùn)移方式以水平方向海流的平移運(yùn)輸作用為主，垂直方向的平移輸送只占12%左右。 （4）海底滲漏甲烷在平流輸運(yùn)中同時受到湍流擴(kuò)散和化學(xué)轉(zhuǎn)移的影響，最終在湍流擴(kuò)散或生物化學(xué)作用下，甲烷濃度特征變得模糊。 【關(guān)鍵詞】：冷泉 甲烷滲漏 原位觀測 海底邊界層 南海北部陸坡
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P744.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 前言10-22
• 1.1 研究意義10
• 1.2 國內(nèi)外海底冷泉研究進(jìn)展10-20
• 1.2.1 海底冷泉的來源與分布10-11
• 1.2.2 海底冷泉研究方法11-16
• 1.2.3 海底冷泉活動研究進(jìn)展16-20
• 1.3 本研究概況20-22
• 2 研究區(qū)概況22-26
• 2.1 區(qū)域地質(zhì)背景22-24
• 2.2 海洋水文條件24-26
• 3 研究方法26-37
• 3.1 研究材料26-31
• 3.1.1 系統(tǒng)框架26-28
• 3.1.2 傳感器組合28
• 3.1.3 通訊及控制系統(tǒng)28-30
• 3.1.4 投放與回收30
• 3.1.5 海上試驗(yàn)30-31
• 3.2 技術(shù)路線31-37
• 3.2.1 施工前的準(zhǔn)備31-33
• 3.2.2 近海底定點(diǎn)觀測與數(shù)據(jù)采集情況33-37
• 4 數(shù)據(jù)處理方法及質(zhì)量評估37-44
• 4.1 數(shù)據(jù)處理方法37-40
• 4.1.1 物理參數(shù)37-39
• 4.1.2 化學(xué)參數(shù)39-40
• 4.2 觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量評估40-44
• 4.2.1 物理參數(shù)41-42
• 4.2.2 化學(xué)參數(shù)42-44
• 5 觀測結(jié)果及分析44-50
• 5.1 近海底海水的物理參數(shù)與時序變化特征44-48
• 5.1.1 溫度、鹽度、壓力（深度）44-45
• 5.1.2 海流45-48
• 5.1.3 濁度48
• 5.2 近海底海水的地球化學(xué)參數(shù)及時序變化特征48-50
• 5.2.1 甲烷濃度48-49
• 5.2.2 二氧化碳濃度49-50
• 6 問題討論50-60
• 6.1 南海冷泉活動與甲烷滲漏特征50-52
• 6.2 海底甲烷滲漏的影響制約因素52-57
• 6.2.1 滲漏甲烷在近海底邊界層中的運(yùn)移與擴(kuò)散53-54
• 6.2.2 海底甲烷滲漏的物理制約54-57
• 6.3 甲烷濃度變化對近海底生物地球化學(xué)過程的指示意義57-60
• 6.3.1 CH_4與CO_2濃度的協(xié)變關(guān)系58
• 6.3.2 CH_4、CO_2與溫度壓力的協(xié)變關(guān)系58-60
• 7 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 致謝68-69
• 個人簡歷69
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69-70

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