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海洋碳循環
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海洋碳循環(英語:oceanic carbon cycle,也可寫為"marine carbon cycle")由海洋內各碳庫之間以及與大氣、地球內部和海床之間交換碳的過程所組成。碳循環是於跨越多個時間和空間尺度中許多過程相互作用的結果,這些過程導致碳在地球上移動,並於全球各處分佈。海洋碳循環是全球碳循環過程中的核心部分,其中包含無機碳(與生物不相關的碳,例如二氧化碳)和有機碳(在或是曾經在生物體內的碳) 。碳循環有部分會將碳在非生物和生物之間轉化。
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構成海洋碳循環的三個主要過程(或稱為泵)將大氣中的二氧化碳(CO2)帶入海洋內,然後透過海洋分配。這三個泵為:(1) 溶解泵(英語:solubility pump)、(2) 碳酸鹽泵和 (3) 生物泵。地球表面於持續時間不到10,000年的活性碳庫中約含有40,000吉噸(Gt,十億噸,約等於600萬頭藍鯨的重量)的碳,其中約95%(38,000吉噸) 儲存在海洋中,大部分以溶解無機碳(英語:dissolved inorganic carbon)(DIC)形式存在。[1][2]海洋碳循環中的這些DIC是海洋酸鹼化學的主要控制因素。[3]
地球上的植物和藻類(自營生物)是最大的碳通量生產來源。雖然海洋生物群中儲存的碳量(約3吉噸)遠小於陸地植被所儲存的(約610吉噸),但此兩群體所交換的碳量(通量)幾乎相等,每個各佔約50吉噸。[1]海洋生物透過光合作用等過程將碳和氧的循環作連結,[1]在生物學上也與氮和磷的循環相關,碳、氮與磷之間的化學計量比率通常維持在恆定的106:16:1左右(此也稱為勞德菲爾德比率(英語:Redfield ratio)),[4]由此表示生物體會吸收氮和磷以與新的有機碳結合。同樣的,細菌於分解有機物時會釋放磷和氮。
根據NASA、世界氣象組織、IPCC和國際海洋探索理事會(英語:International Council for the Exploration of the Sea)的出版物,以及來自美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)、伍茲霍爾海洋研究所、斯克里普斯海洋研究所、聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)和橡樹嶺國家實驗室的科學家們,人類已對海洋碳循環造成巨大的影響。[5][6][7][8]在第一次工業革命之前,海洋是大氣中二氧化碳的淨來源,而反過來,現在進入海洋的大部分碳是來自大氣中的二氧化碳。[9]大氣和海洋之間的二氧化碳平衡受到改變,主要是由於人類燃燒化石燃料和生產水泥,[7]結果導致海洋酸化。[9][10]大氣中累積的二氧化碳過量導致氣候變化,最終讓海洋和大氣溫度升高(全球暖化)。[11]全球於2000年至2010年期間的暖化速度減緩,[12]可能是由於觀察到的海洋表面層熱含量增加後的結果。[13][14]