《河口和陆架边缘海碳的源汇格局与调控机理》

1《河口和陆架边缘海碳的源汇格局与调控机理》提名意见：该项目聚焦边缘海碳循环前沿领域问题，基于大量详实现场数据，揭示了中国近海与河口的CO2源汇格局与调控机理；同时，拓展研究至全球尺度，厘清了全球近海碳汇值，为国际学术界所共识；在此基础上，建立了大洋主控型边缘海碳循环理论框架与定量解析方法，显著提升了对边缘海碳循环的机理性理解和认识。该项目在GeophysicalResearchLetters、LimnologyandOceanography、MarineChemistry等具有国际重要影响的高水平学术期刊上发表论文38篇，其中8篇代表作被SCI他引329次，在国际海洋碳循环相关领域产生了广泛的影响。项目的部分成果“低纬度近海碳的源汇格局与调控机理”获2009年度教育部自然科学奖一等奖；第一完成人戴民汉在国际系列学术会议作大会特邀报告10余次，于2017年当选中国科学院士。提名该项目为国家自然科学奖二等奖。项目简介：碳循环是地球气候系统的调控因素，其中，海洋碳循环是全球碳循环的关键环节，也是全球变化科学前沿领域。边缘海碳循环既受河流影响，又受大洋调制，是全球碳循环研究中最复杂和最薄弱的环节之一，也一直缺乏相应的理论框架和定量解析方法。本项目系统研究了中国近海与河口碳循环，揭示其CO2源汇格局、关键控制过程与机理，厘清全球近海碳汇值，建立了大洋主控型边缘海碳循环理论框架。主要科学贡献如下：一、发现南海异于世界大部分近海系统，是大气CO2的源，并基于多年海上观测和系统研究，揭示了南海主体海域CO2通量季节变化规律，得出每年3200万吨碳源值；拓展南海碳循环研究至全球尺度，集成了全球58个边缘海的碳通量数据，厘清全球近海碳汇值为每年3.6亿吨，被联合国最高环境奖获得者Takahashi，碳循环权威Regnier、Gruber等广泛认可，已成为国际学术界的共识。相关代表作入选EGU开放杂志亮点论文，并被前IGBP科学委员会主席Liss等引证为大气CO2源的范例。项目还率先揭示周日等短时间尺度CO2的变化及其对季节等尺度上碳通量评估准确度的影响，法国海洋学家Abril等据此引证：“CO2收支评估必须考虑周日变化，否则可能导致碳通量的误估”。二、基于南海碳循环的系统研究，提出一种物理-生物地球化学、无机碳-营养盐耦合分析和定量解析新方法，建立了大洋主控型边缘海（Ocean-dominatedMargin,OceMar）碳循环理论框架，以此解析OceMar系统CO2通量。成功诊断典型OceMar系统—南海、加勒比海和俄勒冈-加利福尼亚上升流区域CO2源汇格局，预测的CO2通量得到实测数据验证；台湾学者Chou和俄罗斯学者Tishchenko等直接沿用OceMar定量解析方法，验证OceMar理论；OceMar碳2循环理论还得到南海古海洋数据印证。三、通过大量观测和系统研究，首次厘清珠江口和长江口的CO2通量；通过有机物好氧呼吸、硝化等过程及其化学计量关系分析河口CO2通量的变化，从而提出定量诊断河口生物地球化学过程的新思路。相关代表作被Cai、Chen、Borges三位近海碳循环专家合著之论文评价为“最全面的长江口CO2通量季节变化研究”。由于河口连接海洋和陆地两大碳库，其碳通量变化剧烈，是全球碳循环研究的难点之一，也是构架河流主控型陆架海（River-dominatedOceanMargin,RiOMar）理论框架的核心内容。该成果为进一步解析RiOMar碳循环奠定基础。有关中国近海和河口的研究，在GeophysicalResearchLetters、LimnologyandOceanography、MarineChemistry等具有国际重要影响的期刊上发表论文38篇，其中8篇代表作被SCI他引329次，在国际相关领域产生了广泛的影响。部分成果“低纬度近海碳的源汇格局与调控机理”获2009年度教育部自然科学奖一等奖；第一完成人戴民汉10余次在国际系列学术会议作大会特邀报告，于2017年当选中国科学院士。客观评价：本项目系统研究了中国近海与河口碳循环，揭示其CO2源汇格局、关键控制过程与机理，厘清全球近海碳汇值，建立了大洋主控型边缘海碳循环理论框架。项目第一完成人戴民汉10余次在著名Gordon论坛、国际CO2大会、国际河口海岸科学协会大会等重要国际会议作河口及边缘海碳循环的大会或特邀报告。例如，2006年在国际河口生物地球化学专题研讨会做大会报告，提出河口及半封闭边缘海在全球碳循环研究中的重要作用；2007年在上层海洋-低层大气研究开放科学大会、2010年在北太平洋海洋科学组织大会以及2011年在欧洲海洋大会作大会或特邀报告，剖析近海碳循环变化及其与海洋酸化、缺氧的关系；2012年在国际湖沼与海洋协会夏季水科学千人大会上作关于大洋主控型边缘海的大会报告，是该协会近十五年来唯一受邀做大会报告的华人科学家。主要完成人戴民汉是我国海洋碳循环领域的杰出领军科学家之一，在国际学术界具广泛影响力，现任或历任国际海洋研究科学委员会（SCOR）146工作组共同主席，IGBP核心计划SOLAS（上层海洋—低层大气研究计划）和SCOR核心计划“痕量元素和同位素海洋生物地球化学循环(GEOTRACES)”科学指导委员会委员，AOGS(亚洲-大洋洲地球科学协会)执委、秘书长（2010-2012）。领导的973海洋碳循环项目纳入国际合作计划。本项目研究成果在GeophysicalResearchLetters、JournalofGeophysicalResearch、Biogeosciences、MarineChemistry等国际一流SCI期刊发表论文38篇，得到了国内外同行的高度认可，被包括GeophysicalResearchLetters、GlobalBiogeochemicalCycles等SCI期刊论文广泛他引。其中，8篇代表性论文被SCI3期刊他引330次，相关的国内外同行的学术性评价意见如下：代表作1关于全球近海CO2碳汇集成的工作被联合国最高环境奖获得者Takahashi，碳循环权威专家Bates、Regnier等广泛认可，成为国际学术界的共识。代表作1和2构建的大洋主控型边缘海（OceMar）碳循环理论框架得到国内外同行的全面引用和广泛关注；台湾学者Chou和俄罗斯学者Tishchenko等直接沿用OceMar定量解析方法，验证其同样适用于日本海；同时，OceMar碳循环理论还得到南海古海洋数据印证。代表作3入选2013年EGU开放杂志亮点论文，被加拿大皇家科学院院士Boudreau等引证为大气CO2源的范例。代表作4受到海气交换领域权威McGillis等同行的广泛关注和引证；法国知名海洋学家Abril等据此引证：“CO2收支评估必须考虑周日变化，否则可能导致碳通量的误估”；代表作5被IGBP专著作为河口释放CO2的唯一案例，并被MarineChemistry副主编IsaacSantos等国际同行大量参照并直接沿用其超额CO2计算方法。代表作6研究结果和手段被大量后续研究所参照，如直接沿用该文公式以评估呼吸作用速率，国际知名学者Harrison等的综述论文大篇幅引用其中论述（附件5.38）代表作7研究结果和解析方法被广泛参照，端元混合模型被国内同行直接应用于长江口；上升流过程中有机碳生产导致CaCO3饱和度增加之论述亦被知名海洋生物地球化学家Tyrrell、Achterberg等发表在GlobalBiogeochemicalCycles的论文引证。代表作8被Cai、Chen、Borges三位近海碳循环专家合著之论文评价为“最全面的长江口CO2通量季节变化研究”。综上，本项目系统研究了中国近海与河口碳循环，揭示其源汇格局、关键控制过程与机理，为国家有效实施碳管理及制订相关应对策略与政策提供科学支撑；同时，建立了大洋主控型边缘海碳循环理论框架，为解决全球陆架边缘海的碳源汇作用问题提供了新思路，受国际学界广泛瞩目和重视。4代表性论文专著目录：序号论文专著名称/刊名/作者影响因子年卷页码（xx年xx卷xx页）发表时间（年月日）通讯作者（含共同）第一作者（含共同）国内作者SCI他引次数他引总次数论文署名单位是否包含国外单位1WhyaresomemarginalseassourcesofatmosphericCO2?/GeophysicalResearchLetters/Dai,M.H.,Z.M.Cao,X.H.Guo,W.D.Zhai,Z.Y.Liu,Z.Q.Yin,Y.P.Xu,J.P.Gan,J.Y.Hu,andC.J.Du4.3392013年40（10）卷2154-2158页2013年5月29日戴民汉戴民汉戴民汉、曹知勉、郭香会、翟惟东、刘志宇、尹志强、许艳苹、甘剑平、胡建宇、杜川军3843否2DiagnosingCO2fluxesintheupwellingsystemofftheOregon-Californiacoast/Biogeosciences/Cao,Z.M.,M.H.Dai,W.Evans,J.P.Gan,andR.Feely3.4412014年11（22）卷6341-6354页2014年11月24日戴民汉曹知勉曹知勉、戴民汉、甘剑平56是53Seasonalvariationsofair-seaCO2fluxesinthelargesttropicalmarginalsea(SouthChinaSea)basedonmultiple-yearunderwaymeasurements/Biogeosciences/Zhai,W.D.,M.H.Dai,B.S.Chen,X.H.Guo,Q.Li,S.L.Shang,C.Y.Zhang,W.-J.Cai,andD.X.Wang3.4412013年10(11)卷7775-7791页2013年11月29日戴民汉翟惟东翟惟东、戴民汉、陈宝山、郭香会、李骞、商少凌、张彩云、王东晓1720是4DiurnalvariationsofsurfaceseawaterpCO2incontrastingcoastalenvironments/LimnologyandOceanography/Dai,M.H.,Z.M.Lu,W.D.Zhai,B.S.Chen,Z.M.Cao,K.B.Zhou,W.-J.Cai,andC.-T.A.Chen3.5952009年54（3）卷735-745页2009年1月15日戴民汉戴民汉戴民汉、鲁中明、翟惟东、陈宝山、曹知勉、周宽波、陈镇东3544是5HighpartialpressureofCO2anditsmaintainingmechanisminasubtropicalestuary:thePearlRiverestuary,China/MarineChemistry/Zhai,W.D.,M.H.Dai,W.-J.Cai,Y.C.Wang,andZ.H.Wang3.3372005年93（1）卷21-32页2004年10月3日戴民汉翟惟东翟惟东、戴民汉86101是66OxygendepletionintheupperreachofthePearlRiverestuaryduringawinterdrought/MarineChemistry/Dai,M.H.,X.H.Guo,W.D.Zhai,L.Y.Yuan,B.W.Wang,L.F.Wang,P.H.Cai,T.T.Tang,andW.-J.Cai3.3372006年102（1-2）卷159-169页2006年1月24日戴民汉戴民汉戴民汉、郭香会、翟惟东、袁梁英、王本旺、王丽芳、蔡平河、唐甜甜7295是7Dynamicsofthecarbonatesysteminalargecontinentalshelfsystemundertheinfluenceofbothariverplumeandcoastalupwelling/JournalofGeophysicalResearch-Biogeoscie