海洋在全球碳循环中发挥着极其重要的作用。它每年吸收大约30%的人为活动排放到大气中的二氧化碳（CO2），并且海洋碳储周期可达数千年。然而，这一重要的全球碳汇在不同时间尺度上具有显著的时空差异，并且其时空演变特征及其影响因素并不明确。本研究基于MPI-SOMFFN的全球海洋CO2通量产品，利用自适应数据分析方法分析了近30年海气CO2通量在季节、年际到年代际的时空演变过程。研究结果对于了解海洋碳汇时空演变特征及其机理、应对全球气候变化等具有重要意义。
研究发现全球海洋碳汇中占主导的两个时间分量是可调制年循环和年代际振荡，这两个分量分别占总变化的46%和25%。其中季节性差异虽然整体是由南大洋主导，但在南北半球中纬度地区呈现季节性差异增强的趋势，表现出夏季平稳，冬季碳汇呈线性（北半球）和非线性（南半球）增强的特征。南北半球中纬度季节性差异在1982-2019年间增强幅度约为1.0 PgC。在年代际时间尺度上，不同于海洋碳汇减弱（1990s）和海洋碳汇增强（2000s）时期南大洋的主导作用，最近十年（2010s）海洋碳汇的缓慢增强主要是由赤道太平洋碳源效应减弱所致。因此，在最近十年中赤道太平洋已替代南大洋成为海洋碳汇的主要贡献者。
研究结果表明海洋碳汇在季节性差异中应充分考虑南北半球中纬度的贡献，在年代际时间尺度上应考虑赤道太平洋的作用及其对极地的遥相关作用。海洋负排放潜力巨大，是当前缓解气候变暖的最具双赢性的途径。本研究成果将为服务碳中和目标提供参考。
我所张敏副研究员为论文第一作者，乔方利研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金创新研究群体项目、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目等的支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16031
图1. 海气CO2通量时间序列及季节性差异（单位：PgC/年）
图2. 不同海域海气CO2通量的年代际差异
