Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins

Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Liu, K. k. (EDT)/ Atkinson, L. (EDT)
出品人:
页数:772
译者:
出版时间:2010-2
价格:$ 270.07
装帧:
isbn号码:9783540927341
丛书系列:
图书标签:
  • 碳循环
  • 营养盐循环
  • 大陆边缘
  • 海洋学
  • 地球化学
  • 沉积学
  • 生物地球化学循环
  • 碳通量
  • 营养盐通量
  • 海洋沉积物
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具体描述

The book provides best estimates of carbon and nutrient fluxes in seven types of continental margins. In each type, these fluxes are reported in detail individually for 3-7 representative geographic regions, each of which is characterized by concise descriptions of the physical and biogeochemical settings. Drawn from the regional synthesis, a global synthesis is put together for carbon fluxes exchanged between continental margins as a whole and the atmosphere and between that and the open ocean. Global syntheses on sediments and nutrients discharged to the ocean from land are also provided in the book. To guide future research on continental margin biogeochemistry, the book also elaborates on a few critical themes that emerged in recent years. One of these is the human impact on the continental margin biogeochemistry, which accentuates the need to include human perturbation of the system in future research. Thus the book represents the state-of-the-art knowledge on the subject, which will be needed for all researchers on continental margin environmental issues.

大气化学与气候动力学:地球系统的复杂相互作用 本书导言:理解地球系统的核心驱动力 地球是一个由大气圈、水圈、岩石圈和生物圈相互交织组成的复杂系统。理解这些圈层之间的物质和能量交换,尤其是与气候变化息息相关的化学过程,是当前地球科学研究的前沿和核心挑战。本书《大气化学与气候动力学:地球系统的复杂相互作用》旨在深入探讨大气中关键化学物质的循环、输送机制,以及它们如何与全球气候系统产生深刻的反馈效应。我们专注于那些在调节地球能量平衡、影响大气氧化能力和生物地球化学循环中扮演关键角色的物理和化学过程,从而为理解未来气候情景下的地球环境变化提供坚实的科学基础。 第一部分:大气化学基础与关键物种的循环 本部分将构建理解大气化学的理论框架,并详细剖析几种对气候和环境影响最为显著的微量气体。 第一章:大气氧化性与自由基化学 大气并非一个静止的混合物,而是一个充满高活性化学物质的反应室。本章首先介绍大气中主要的氧化剂,特别是羟基自由基($ ext{OH}$)、臭氧($ ext{O}_3$)和过氧化氢($ ext{HO}_2$)。我们将详细阐述 $ ext{OH}$ 自由基的生成、损耗和时空分布。 $ ext{OH}$ 被誉为“大气中的清洁工”,其浓度直接决定了大气对许多污染物的清除速率,进而影响温室气体的寿命。内容涵盖对流层光化学烟雾箱模型(Smog Chamber Models)在模拟复杂自由基网络中的应用,以及如何利用同位素示踪技术(如 $delta^{18} ext{O}$ 值的变化)来反演大气氧化潜力的区域性差异。此外,我们还将讨论关键的 $ ext{HO}_x$ 循环的闭合性问题,这对于准确量化长寿命温室气体的辐射强迫至关重要。 第二章:硫循环与气溶胶的形成 硫化合物在辐射强迫中扮演着双重角色:一方面,作为硫酸盐气溶胶的前体,它们具有散射太阳辐射的冷却效应(直接效应);另一方面,它们参与云的形成过程,改变云的微物理性质(间接效应)。本章从海洋和陆地源头(如 $ ext{DMS}$ 的生物排放和火山活动)出发,追踪气态硫物种($ ext{SO}_2$, $ ext{H}_2 ext{S}$)在大气中的氧化路径,特别是气-液相中的氧化反应。重点分析了硫酸盐颗粒的成核、凝结和沉积过程。通过区域气候模型(RCMs)的模拟结果,我们评估了工业化过程中硫排放变化对区域辐射平衡的贡献,并讨论了海洋 $ ext{DMS}$ 排放与云凝结核($ ext{CCN}$)浓度变化的潜在生物地球化学耦合机制。 第三章:活性氮($ ext{NO}_x$)的传输与对流层臭氧的控制 $ ext{NO}_x$(即 $ ext{NO} + ext{NO}_2$)是控制对流层臭氧生成和大气氧化性的核心要素。本章聚焦于 $ ext{NO}_x$ 的人为源(化石燃料燃烧)和自然源(闪电、土壤微生物活动)的排放特征。我们深入探讨了 $ ext{NO}_2$ 的日变化、季节变化及其在城市和偏远地区的梯度分布。关键内容包括:$ ext{NO}_x$ 与 $ ext{VOCs}$(挥发性有机化合物)在强光照下的光化学反应链如何驱动臭氧的累积;$ ext{HNO}_3$ 的湿沉降和干沉降机制;以及利用卫星遥感数据(如 $ ext{OMI}$ 和 $ ext{TROPOMI}$ 观测到的 $ ext{NO}_2$ 柱浓度)对区域 $ ext{NO}_x$ 排放清单进行校正的方法。 第二部分:气候动力学与辐射相互作用 本部分将视角从分子尺度放大到全球尺度,探讨大气化学物质如何通过改变辐射平衡来驱动气候变化。 第四章:温室气体在大气中的寿命与辐射强迫 精确量化温室气体的全球变暖潜能值($ ext{GWP}$)依赖于准确计算其大气寿命。本章详细分析了甲烷($ ext{CH}_4$)、一氧化二氮($ ext{N}_2 ext{O}$)以及氟化气体在大气中的主要清除过程,特别是与 $ ext{OH}$ 自由基的反应速率常数和它们在平流层的化学降解。我们引入了辐射传输模型,计算了不同气体分子在特定波长范围内的吸收截面,从而量化了单位质量气体增量对地球能量收支的长期影响。同时,本书也讨论了云层反馈和水汽反馈机制,这些是气候敏感性估计中的不确定性主要来源。 第五章:气溶胶的辐射效应与气候反馈 气溶胶的影响是当前气候模型中最具挑战性的领域之一。本章分为直接效应和间接效应两个方面进行深入探讨。直接效应涉及气溶胶对太阳短波辐射的散射和吸收(例如黑碳的增温效应和硫酸盐的冷却效应)。间接效应,即气溶胶作为 $ ext{CCN}$ 和冰核($ ext{IN}$)对云的微观结构和寿命的影响,则需要耦合复杂的云物理参数化方案。我们采用 Mie 散射理论和辐射传输模拟,评估了不同类型气溶胶(有机碳、黑碳、矿物粉尘)的辐射效应差异,并对比了不同全球气候模型对气溶胶间接效应的估计范围。 第六章:大气化学与平流层环流的耦合 对流层和平流层之间的化学物质交换(即“对流层-平流层传输”或 $ ext{MCT}$)是维持平流层臭氧层和调节对流层化学物质浓度的关键动力过程。本章关注上升运动区域(如热带对流层爆发区)的化学物质输送效率。我们利用示踪气体(如 $ ext{SF}_6$ 或 $ ext{CH}_3 ext{Cl}$)的传输模型,分析了准双周环流($ ext{QBO}$)和南方涛动($ ext{ENSO}$)等气候振荡对物质输送路线和速率的调制作用。理解这种耦合对于预测平流层化学变化(如南极臭氧空洞的恢复)对地面气候的影响至关重要。 第三部分:区域案例研究与未来展望 第七章:亚洲季风区的大气化学与污染物输送 亚洲季风系统驱动着巨大的水汽和污染物输送,对区域乃至全球大气化学产生显著影响。本章以东亚地区为例,分析了强烈的边界层加热如何增强对流活动,并将地表污染物(包括 $ ext{BC}$ 和 $ ext{VOCs}$)快速输送到对流层中高层。我们结合实地观测(如高空走航采样)和区域化学传输模型($ ext{CMAQ}$ 或 $ ext{WRF-Chem}$),剖析了季风期间污染物向西太平洋的季节性输送路径,以及由此产生的对区域降水和辐射平衡的累积效应。 第八章:模型的不确定性与新兴研究方向 尽管现代大气化学模型取得了显著进步,但在处理复杂非线性反馈时仍存在局限性。本章总结了当前模型在以下几个方面的不确定性来源:有机气溶胶($ ext{SOA}$)的生成和老化机制、云微物理过程对化学反应速率的调控、以及地表植被($ ext{BVOCs}$)与大气氧化性之间的动态反馈。最后,我们展望了利用机器学习方法优化化学反应速率参数化、发展更高分辨率的耦合模型,以及如何更好地整合观测数据来约束未来气候预测的前沿研究方向。 结语 本书集合了大气化学、辐射传输和气候动力学的最新研究成果,旨在为研究生、研究人员和政策制定者提供一个全面、深入的参考,以应对当前和未来地球系统面临的复杂化学与气候挑战。

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这本《Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins》的封面设计就散发着一种深邃的学术气息,深蓝色的背景仿佛是广阔的海洋,上面点缀着抽象的碳循环和营养物质流动的线条,让人一看便知这是一部严肃而重要的科学著作。作为一名对地球系统科学充满好奇的业余爱好者,我被它所涵盖的宏大主题深深吸引。我想象中的这本书,一定深入探讨了大陆边缘——这地球上最活跃、最复杂的地带——在碳和营养物质循环中所扮演的关键角色。它或许会带领我们穿越从陆地输入的河流、沉积物,到近海生态系统,再到深海的层层递进,揭示不同环境因子如何交织影响着物质的转化与迁移。我期待它能用清晰的语言,解释那些复杂的化学和生物过程,例如光合作用如何固定碳,微生物如何分解有机质,营养盐如何驱动浮游生物的生长,以及这些过程如何受到人类活动,如农业径流和污水排放的影响。我甚至设想书中会穿插一些引人入胜的案例研究,比如某个海湾的富营养化问题,或者某个大陆架的碳汇潜力评估,让我能更直观地理解这些抽象概念的实际意义。这本书对我来说,不仅仅是一堆知识的堆砌,更像是一扇通往理解我们星球生态系统运作机制的窗户,让我有机会窥见那隐藏在日常观察之下的、精妙绝伦的地球生命维持系统。

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《Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins》这个书名本身就充满了科学的严谨性和探索的深度,让我对它充满了好奇。在我看来,这本书很可能是一部关于地球生命“脉络”的详尽解析,重点关注那些连接陆地与海洋的关键区域——大陆边缘。我猜想,书中会以严谨的科学方法,系统地介绍碳和营养物质在这些区域的流动、转化和储存机制。它可能会详细阐述,陆地上的森林、湿地和农业活动如何通过河流将大量的碳和营养物质输送到近海,这些物质又如何影响着河口、潮间带和大陆架上的生物群落。我期待书中能够用数据说话,展示不同类型的陆源输入对海洋初级生产力、底栖生物活动以及有机碳埋藏的定量影响。此外,我也对书中关于海洋内部的物质循环过程,如表层水和深层水之间的营养物质交换,以及生物泵和物理泵在碳输出中的作用的论述感到兴趣。这本书的出版,对我来说,意味着对地球碳循环和营养物质循环理解的一个重要飞跃,能够帮助我们更好地认识和保护这些至关重要的生态系统。

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我对《Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins》的期待,更多地源于它所指向的研究前沿和潜在的学术价值。作为一名研究生,我正在进行一项关于近海生态系统碳储存能力的研究,而这本书的名字恰好触及了我的核心兴趣点。我猜想,它会是一部集大成之作,汇集了近年来在大陆边缘碳和营养物质通量研究领域的最新发现和技术进展。书中的内容很可能涵盖了多种先进的观测手段和数值模拟方法,比如同位素示踪技术、遥感技术、生物地球化学模型等,这些都是当前研究领域不可或缺的工具。我尤其期待它能够深入探讨不同类型的大陆边缘(例如被动大陆边缘、活动大陆边缘)在物质循环方面存在的差异性,以及气候变化(如海平面上升、海洋酸化)对这些通量产生的复杂影响。或许,书中还会对全球碳循环模型进行详细的评述,并指出当前模型在大陆边缘区域存在的不足之处,从而为未来的模型改进提供理论指导。另外,我对书中关于“营养物质限制”和“营养物质富集”对海洋生物群落结构和生产力影响的论述抱有浓厚兴趣,这直接关系到海洋渔业资源的可持续性以及海洋生态系统的健康状况。总而言之,这本书对我而言,是一份期盼已久的学术宝藏,希望能为我的研究提供坚实的理论基础和创新的研究思路。

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读到《Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins》这个书名,我的脑海里立刻浮现出一幅幅壮丽的科学图景,关于陆地与海洋的交汇之处,那里孕育着地球上最丰富的生命,也隐藏着最关键的地球化学过程。我推测这本书将会深入剖析大陆边缘作为地球“过滤器”和“调节器”的双重角色。它或许会详细阐述河流将陆地上丰富的有机质和营养盐带入海洋的过程,这些物质如何影响着河口和近海的初级生产力,又如何被海洋生态系统所利用。书中可能还会探讨沉积物在碳封存中的作用,那些被埋藏在海底的有机碳,对于调节全球碳循环具有多么深远的影响。我期待它能解释,为何大陆边缘的生态系统对气候变化如此敏感,例如,上升的海平面和日益增多的极端天气事件,是如何改变物质的输入和输出,从而扰乱原有的物质平衡。我还会想象书中可能涉及到的海洋酸化对碳酸盐系统的影响,以及这对整个海洋生物地球化学循环可能产生的连锁反应。对我而言,这本书代表着一种对地球系统内部复杂相互作用的深刻理解,是揭示地球生命支持机制的关键环节。

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这本书的名字《Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins》听起来就充满了海洋科学的魅力,让我联想到那些充满活力的海滨地带,以及那些看不见的、在水体和沉积物中奔流不息的生命驱动力。我设想这本书不会仅仅是枯燥的数据和理论,而更像是一次身临其境的科学探索之旅。我会想象作者们是如何在风浪中进行野外调查,如何采集珍贵的样本,如何通过精密的仪器分析这些样本所蕴含的秘密。或许书中会生动地描绘出红树林、珊瑚礁、海草床等典型大陆边缘生态系统的独特之处,以及它们在吸收和转化碳、固定和释放营养物质方面的巨大贡献。我期待书中能够用生动的语言,讲述微生物如何在泥泞的沉积物中默默工作,将死亡的生物体分解,重新释放出生命所需的养分;如何将大气中的二氧化碳转化为有机碳,储存在海洋深处。我还会想象书中可能包含的地图和图表,它们不仅仅是数据的呈现,更是对地球复杂生态系统的一种艺术化解读,将那些看不见的物质流动描绘得清晰可见。这本书在我心中,是关于海洋生态系统“呼吸”与“消化”的故事,是对地球生命循环系统的一次深刻的致敬。

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