博士杰夫·威爾克 (Jeff Welker) 博士和埃里克•克萊因 (Eric Klein) 博士

 生物科學系
 阿拉斯加大學安克雷奇分校

        北極地區(qū)的水文循環(huán)和碳循環(huán)目前正隨著氣候變遷而不斷變化，包括海冰覆蓋范圍及其厚度、北冰洋酸堿度 (pH 值) 以及初級生產(chǎn)力格局和食物網(wǎng)動力學模式方面發(fā)生的變化。此外，與海冰有關(guān)的蒸發(fā)過程變化正在影響著冬夏兩季的降水特征以及更廣泛的氣候模式。舉例來說，北極渦旋轉(zhuǎn)移使更多北極氣團抵達低緯度地區(qū)，這可能會導致美國東北部出現(xiàn)更頻繁的極端天氣事件。

          北極水文循環(huán)和碳循環(huán)研究歷來采用站基取樣，包括在阿拉斯加周邊的亞北極水域（例如阿拉斯加灣）和北極水域（例如楚科奇海和波弗特海）之間部署的浮標矩陣。在不斷變化的北極地區(qū)，水文循環(huán)和碳循環(huán)的復雜性需要人們運用一種更佳的方法來量化這些局部性與全球性重要循環(huán)的基本屬性與細微差別。為此，我們在第二年夏季為這艘美國海岸警衛(wèi)隊希利 (Healy) 號破冰船配備了 Picarro 儀器，以便收集水蒸汽和海水同位素（δ18O 和 δ2H）的原位實時連續(xù)數(shù)據(jù)及每個天氣事件的降水樣本。沿著拉斯加灣到北冰洋盆地（可達北緯 77 度，西徑 158 度）的斷面，我們還收集大氣中的碳同位素 13CO2 和 13CH4。

           實施更高時間分辨率的測量，有助于人們了解北冰洋水文循環(huán)和碳循環(huán)的新模式。我們記錄了海水蒸發(fā)時海冰對同位素分餾變化的影響。此外，亞北極水域和北冰洋水域沿著 1,000 余公里的南北斷面正在逐漸萎縮。我們的測量結(jié)果描繪了海洋 CO2 同化的晝夜變化，這一變化趨勢從南向北呈減弱趨勢。同時，破冰航行期間 CH4 的偶發(fā)脈沖可能會潛在地反應(yīng)出冰下海洋中 CH4 的積累情況以及海洋源 CH4 在開放水域的存在性。

           我們在環(huán)境背景下實施原位同位素測量，并提供輻照度、海水溫度、pCO2、葉綠素和鹽度等一系列輔助性船基數(shù)據(jù)。此外，我們正與同事在表征深度約 2000 m 處海水同位素的特征方面展開密切合作，并建立海水同位素特征與底棲生物和浮游生物之間的聯(lián)系。這些數(shù)據(jù)將有助于構(gòu)建北極海洋系統(tǒng)（從微生物和浮游植物到魚類）的 O/H 同位素模型。