Depth-resolved光化学过氧化氢的生产在全球海洋遥感海洋颜色使用gydF4y2Ba

1介绍gydF4y2Ba

是良好的氧化和还原(氧化还原反应)控制生物地球化学过程和影响水质环境(gydF4y2BaKieber et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2Ba莫雷尔和价格,2003gydF4y2Ba;gydF4y2BaLearman et al ., 2011gydF4y2Ba)。早期作品提供了第一个理论证据表明氧化还原电势的海水控制完全由氧气(OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)系统(gydF4y2Ba库珀,1937gydF4y2Ba)。自那以后,大量的工作一般证实,如果存在,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba系统有重要作用在控制氧化还原化学海洋中(gydF4y2BaKeeling et al ., 2009gydF4y2Ba;gydF4y2Ba陆et al ., 2018gydF4y2Ba;gydF4y2BaZhang et al ., 2018gydF4y2Ba)。虽然oxygen-water氧化还原对控制氧化还原条件下经过长期的地质时期,情况更加复杂,尤其是许多生物地球化学过程发生在时间尺度上(gydF4y2Ba玫瑰,2016gydF4y2Ba)。沿着four-electron氧气和水之间的通路是一组活性氧(ROS),即过氧化物(OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba)、过氧化氢(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)和羟自由基(OHgydF4y2Ba^•gydF4y2Ba),分别参与关键氧化还原化学(gydF4y2BaPetasne Zika病毒,1987年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba索耶,1991gydF4y2Ba;gydF4y2BaWuttig et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2Ba萨瑟兰et al ., 2021gydF4y2Ba),并最终产生重大影响必需微量元素的生物地球化学循环和降低碳在海洋里(gydF4y2Ba泽普et al ., 1992gydF4y2Ba;gydF4y2Ba史高丽et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2Ba白色et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2Ba玫瑰和韦特,2006年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba玫瑰,2016gydF4y2Ba)。这些活性氧的低海水浓度纳米水平(fM)反映了平衡系统中每个ROS的源和汇,揭示氧化还原循环旋转速度(gydF4y2BaHaag Hoigne, 1986gydF4y2Ba;gydF4y2Ba擦洗者和周,1990gydF4y2Ba;gydF4y2Ba戈德斯通Voelker, 2000gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在海洋表层水、光化学反应参与氧化还原化学通过创建一个不同的混合氧化和减少化工产品(gydF4y2Ba安德鲁斯et al ., 2000gydF4y2Ba;gydF4y2BaSharpless Blough, 2014gydF4y2Ba)。的吸收紫外线辐射(紫外线辐射;290 - 400 nm),发色团的溶解有机物(CDOM)海洋中启动光化学反应(gydF4y2Ba擦洗者et al ., 2015gydF4y2Ba)。许多这样的光化学反应涉及分子氧,导致一系列活性氧的形成,包括上面提到的(OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,哦gydF4y2Ba^•gydF4y2Ba)和单线态氧(gydF4y2BaKieber et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2Ba白色et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2Ba玫瑰和韦特,2006年gydF4y2Ba;gydF4y2BaKieber et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2Ba权力和米勒,2015 agydF4y2Ba;gydF4y2BaOssola et al ., 2021gydF4y2Ba)。这些redox-active物种的生成包含CDOM sunlight-irradiated水域无处不在,与光化学ROS生产率依赖于太阳能光子通量,太阳能的吸光度,光化学反应效率(gydF4y2Ba库珀和Zika病毒,1983年gydF4y2Ba;gydF4y2BaKieber et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2Ba权力和米勒,2014gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2016年gydF4y2Ba;gydF4y2BaOssola et al ., 2021gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在水生环境中,HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba1)最重要的是CDOM的退化和间接光漂白和有机污染物gydF4y2Ba戈德斯通et al ., 2002gydF4y2Ba;gydF4y2Ba史高丽et al ., 2003gydF4y2Ba),2)在生物学上重要的微量金属的氧化还原循环(gydF4y2Ba莫菲特和Zika病毒,1987年gydF4y2Ba;gydF4y2BaVoelker和苏兹伯格,1996年gydF4y2Ba;gydF4y2BaKieber et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2Ba米勒et al ., 2009gydF4y2Ba),3)作为氧化应激在水生生态系统(gydF4y2BaKieber et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2Ba泽普et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2Ba克拉克et al ., 2008gydF4y2Ba;gydF4y2Ba莫里斯et al ., 2011gydF4y2Ba)。HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba已被广泛研究不仅由于其生物地球化学反应性,也由于其更大的浓度和稳定相对于其他活性氧(gydF4y2Ba奥沙利文et al ., 2005gydF4y2Ba)。然而,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba代表最初的电子转移gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba随后作为光化学前体为HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba是特别有趣,因为它可以作为一个氧化剂或还原剂,根据化学相遇。如果它反应gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba溶解的氧化途径它返回OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba池和再次参与氧化反应就像总是如此。如果它反应gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba一个还原途径,然而,它会导致生产的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,然后哦gydF4y2Ba^•gydF4y2Ba最后用一个网的“消费”OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(gydF4y2Ba萨瑟兰et al ., 2020gydF4y2Ba)。通过这种方式,生产和O的反应途径gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba在海水中作为关键控制因素对许多生物和化学循环透光区(gydF4y2Ba玫瑰,2016gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

有很好的证据广泛的暗细胞外啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba海洋微生物生产的(gydF4y2Ba迪亚兹et al ., 2013gydF4y2Ba),混淆了长期以来认为光化学是主要的海洋来源的OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba,因此,HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在阳光照射的地表水。一个编译的啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产速度的海洋蓝细菌、浮游植物和异养细菌表明海洋生物氧汇达15 - 50%的净氧气生产(gydF4y2Ba萨瑟兰et al ., 2020gydF4y2Ba)。鉴于这个估计没有纠正寒冷的水域和深暗的海洋生物速度变慢,以及观察,HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度可以忽略不计表面混合层以下,这几乎肯定是一个高估。然而,这些已知生物来源的贡献相对于非生物光化学ROS在阳光照射的表层水生产仍未得到解决。此外,测量生物OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba自杀率是通过定义“净”生产,通常是确定在没有太阳辐射(gydF4y2Ba迪亚兹et al ., 2013gydF4y2Ba;gydF4y2Ba萨瑟兰et al ., 2020gydF4y2Ba)。目前不清楚,如果有的话,观察利率和通路的变化结果从日出把夜间到天,无数的UVR-generated化学瞬变。而减少(gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba过氧化氢酶和过氧化物酶)是典型的H的主要途径gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba腐烂,减少氧化途径已报告超过一些表面的沿海水域,显示未知的非生物的贡献或代谢途径(gydF4y2Ba萨瑟兰et al ., 2021gydF4y2Ba)。光化学OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba测量也可能是有缺陷的,因为他们往往估计使用稳态OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba浓度在阳光照射的水域和暗衰减率(gydF4y2Ba权力et al ., 2015gydF4y2Ba)。在阳光照射的海域很明显,衰减率不是很好,定量数据是非常必要的。因此,我们当前的理解这些关键反应所需的准确建模的海洋表面的氧化还原状态仍然是不完整的。gydF4y2Ba

尽管不确定性前面所讨论的那样,一个评估海洋表面的光化学OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产率现状的基础上,科学是必要的。gydF4y2Ba权力和米勒(2014)gydF4y2Ba提出了一种方法来估计全球海洋光化学HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产使用模拟太阳能辐照度和遥感海洋颜色和温度。然而,depth-resolved利率没有计算错误估计也没有。在这项工作中,我们从几个方面改进这个最初的方法。特别是H的频谱效率gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生在先前的研究中,使用由表观量子产率(尔)谱,以前基于扩展射线可能导致低估了尔由于缺乏互惠(gydF4y2Ba权力和米勒,2014gydF4y2Ba)。在这里我们更新HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生模型只使用尔光谱决定当HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba累积率线性范围内(gydF4y2BaKieber et al ., 2014gydF4y2Ba)。此外,gydF4y2Ba权力和米勒(2014)gydF4y2Ba一个2:1化学计量比用于OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba:HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产基于一个假设,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba歧化作用充分描述之间的关系gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在开放海域海水(gydF4y2Ba权力和米勒,2014gydF4y2Ba)。随后,直接,同时测量OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率在阿拉斯加湾水域的深度资料显示平均化学计量学4:1,但大样本表面之间的距离,1000米,海底上方(gydF4y2Ba权力et al ., 2015gydF4y2Ba)。最相关,O之间的比率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba地表水的光生率最高,平均10.1±5.4或13.8±6.7比较利率正常化CDOM吸光度(gydF4y2Ba权力et al ., 2015gydF4y2Ba)。工作相关的光生单电子的还原剂,O的前兆gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba之间的比率,也表明,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生远高于2,从-多种天然和合成水样(gydF4y2Ba张和Blough, 2016年gydF4y2Ba;gydF4y2BaLe Roux et al ., 2021gydF4y2Ba)。这些结果并不令人惊讶,因为O的氧化gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba来啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba比减少H热力学有利吗gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在条件出现在最表层水(gydF4y2Ba索耶,1991gydF4y2Ba;gydF4y2Ba玫瑰,2016gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

最重要的是,光化率在海洋表面取决于可用的光,CDOM光的吸光度。先前模型的海洋遥感海洋颜色的紫外线衰减估计假定衰减由于CDOM的分数是0.68在320海里,一个确定值gydF4y2BaFichot和米勒(2010)gydF4y2Ba使用一个开阔的海洋数据集。然而,这个平均比率必须推断幽灵似地,可以偏离很大程度上取决于溶解水成分和悬浮粒子(gydF4y2Ba曹et al ., 2018gydF4y2Ba;gydF4y2Ba朱Kieber, 2020gydF4y2Ba)。算法计算扩散衰减系数(gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(λ))(gydF4y2BaFichot et al ., 2008gydF4y2Ba;gydF4y2Ba曹et al ., 2014gydF4y2Ba)和CDOM的吸收系数(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba独立(λ))(gydF4y2Ba曹和米勒,2015年gydF4y2Ba)允许一个更健壮的估计光可供CDOM-initiated海洋表面的光化学反应。在复杂的近海水域尤其如此,光化学建模之间的利率差异±100%那些使用这个平均水平gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(λ)/gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(λ)比和那些使用gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(λ)和gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(λ)决定单独为每个像素计算一个特定的比率(gydF4y2Ba曹et al ., 2018gydF4y2Ba)。我们以前以为这些极端的差异率不是问题对全球海洋模型(gydF4y2Ba权力和米勒,2014gydF4y2Ba),但gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(λ)/gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba紫外线的波长(λ)可以远远大于0.7 (gydF4y2BaJohannessen 2003gydF4y2Ba)和最近的研究表明,建模gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(λ)/gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(λ)比率表现出大范围的开放海洋(gydF4y2Ba朱Kieber, 2020gydF4y2Ba)。使用这些更新以及近期实验数据提供新的限制的大小光化学OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在海洋环境的生产。gydF4y2Ba

2材料和方法gydF4y2Ba

2.1样本集合gydF4y2Ba

表面海水(5米)样本收集三个站在南大西洋海湾(SAB)在R / VgydF4y2Ba萨凡纳gydF4y2Ba2018年3月。抽样站的地理位置进行描述gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba。所有样品都是0.2μm gravity-filtered(绘画纸Polycap 36)直接从Niskin瓶到燃烧在500°C) 1 (4 h L硼硅玻璃瓶(Kimax)。所有油管、过滤器和瓶盖与稀释的盐酸(0.1米)和端用18.2 MΩ厘米Milli-Q水冲洗几次(微孔)。与过滤样品瓶冲洗三次决赛前集合。样品辐照后数小时内收集,或在一个实验前1 - 2天。样品不辐照后立即收集被储存在4°C到使用。因为许多HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率和尔测量已经在存储样本(gydF4y2BaKieber et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2Ba权力和米勒,2014gydF4y2Ba),船上射线也进行了确定gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba使用采集的新鲜样品时间光生率。这些实验也被用来评估建模光生率预测率测量采集的新鲜样本。gydF4y2Ba

2.2实验室HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba的决心gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba浓度海水样本(包括辐照样品和黑暗控制)与流动注射分析(FIA)测定化学发光(CL)系统(沃特维尔分析FeLume)使用方法详细描述之前(gydF4y2Ba王et al ., 2007gydF4y2Ba;gydF4y2Ba权力et al ., 2015gydF4y2Ba)。短暂的,承运人解决方案(0.2 M盐酸)和化学发光试剂,2μM 10-methyl-9——(p-formylphenyl) acridinium羧酸盐trifluoromethanesulfonate (AE),混合,注入一个螺旋流细胞(全球FIA)使用蠕动泵(Rainin)。∼0.2毫升样品环是由注射器和示例介绍了承运人流使用10-port阀(VICI)。样品和carrier-AE解决方案与0.1混合碳酸盐缓冲(pH值10.4)启动CL流中的细胞,这是坐落在一个光电倍增管(PMT;滨松HC135 PMT, 900 V、400 ms集成)。沃特维尔PMT信号记录使用分析软件(虚拟仪器);3 - 5注射每个样本重复。国际汽联和H系统校准gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba标准准备在海水中使用H 2毫米gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从30%原液稀释HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(j.t贝克),证实了利用其吸光度与浓度在240 nm和摩尔吸光系数为38.1 MgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba米勒和科斯特,1988年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

2.3光化学实验gydF4y2Ba

光化学实验机上进行了R / VgydF4y2Ba萨凡纳gydF4y2Ba是我的CPS太阳能模拟器(Atlas)配备了一个1.5千瓦氙气灯和日光过滤器来限制辐照低于290海里。这些光化学实验测试线性HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生和比较率测量使用新鲜收集样本章节中描述与建模为3.2,3.4。辐照之前,海水样本划分为15匹配10厘米的圆柱形石英光谱光度测量的细胞(Spectrocell)在室温下。细胞充满没有顶部空间和密封用气密螺钉帽Teflon-faced丁基橡胶隔膜。确保可再生的、可量化的光曝光,细胞直接面向垂直低于太阳模拟器黑色,阳极氧化,水冷式铝辐照块。这个街区之间不允许传输光的细胞。块装有半英寸厚的灰色PVC盖了1.6厘米直径孔中心正上方每个单元窗口移除残留离轴光子和最大化平行细胞内的辐射,从而确保可再生的和已知的通路长度计算(gydF4y2Ba权力和米勒,2015 bgydF4y2Ba)。块保持在20°C使用循环水浴和细胞被移除在不同时间点在每个实验测量HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba并确定利率。一个漆黑的控制一直在阻止和屏蔽光所有其他黑暗控制水浴。gydF4y2Ba

光谱辐照度下降(gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{0gydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ;摩尔光子米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}纳米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})进入每个细胞测定PVC盖以下的每个单元格的位置与紫外可见便携式光谱仪(每隔1 nm OL756;光电实验室)。OL756,配备了一个石英光纤电缆和2英寸直径积分球,与NIST校准标准灯(OL752-10辐照度标准;光电实验室)前后巡航。上面描述的辐照条件下,平均综合紫外光子剂量(290 - 400 nm)进入每个细胞是33 W mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}(8.72∼摩尔光子mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})。样品吸光度(gydF4y2Ba $\mathrm{一个gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ),辐照前后,直接测量每个10厘米细胞用单光束紫外可见分光光度计(安捷伦)。Milli-Q水用作空白吸光度和每个gydF4y2Ba $\mathrm{一个gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 样品光谱被减去纠正补偿或仪器漂移的平均吸光度值在680 - 720纳米范围。纠正gydF4y2Ba $\mathrm{一个gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 被转换为Naperian吸收系数(gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ;米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})以下方程:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba $\mathrm{lgydF4y2Ba}$ 是细胞通路长度(0.1米)。对于这些实验室射线,HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率(gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 使用测量)估计gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ,gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{0gydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ,marine-averagegydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{293年gydF4y2Ba}\mathrm{KgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 以下方程:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba辐照面积(mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba),gydF4y2Ba $\mathrm{VgydF4y2Ba}$ 体积(mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{293年gydF4y2Ba}\mathrm{KgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 计算使用gydF4y2Ba方程式。gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba在下面。然后由集成模拟生产利率gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba在290 - 400海里。集成光子剂量(gydF4y2Ba ${\mathrm{问gydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba})gydF4y2Ba}$ 从290 - 400 nm)吸收CDOM给定辐照时间间隔也计算使用gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2.4全球光化学模型gydF4y2Ba

一般来说,我们跟着中概述的方法gydF4y2BaFichot和米勒(2010)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba朱和Kieber (2020)gydF4y2Ba为全球光化学通量估算。简单地说,HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光化学产率(gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{zgydF4y2Ba}}$ ;摩尔米gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})估计在每个深度(gydF4y2BazgydF4y2Ba;米)gydF4y2BaEq。4gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{\mathrm{TgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 是temperature-corrected尔{[摩尔(摩尔光子)gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})},gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 是海水的satellite-retrieved吸收系数(mgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{CgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 建模,cloud-corrected,立即下降标量辐照度低于air-seawater接口(摩尔光子mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}纳米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 是satellite-retrieved漫射衰减系数下降辐照度(mgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})。所有全球光化学通量估计报道这项工作进行的光谱分辨率1 nm和垂直深度(gydF4y2BazgydF4y2Ba)0.1米的分辨率。我们跟着中概述的过程gydF4y2Ba朱和Kieber (2020)gydF4y2Ba计算gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{zgydF4y2Ba}}$ 表面混合层,由于光化学生产集成这一层将占94 - 96%的阳光照射层(光生gydF4y2BaFichot和米勒,2010年gydF4y2Ba)。混合层深度(MLD)数据从每月获得等容度/海洋混合层气候学(gydF4y2Bahttps://www.pmel.noaa.gov/mimoc/gydF4y2Ba,gydF4y2BaSchmidtko et al。(2013)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

我们跟着gydF4y2Ba朱和Kieber (2020)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba曹et al。(2018)gydF4y2Ba遥感的检索gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 和gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 。简单地说,每月的气候学MODIS-Aqua反射率(gydF4y2Ba ${\mathrm{RgydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}\mathrm{年代gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ )从2007年到2017年从美国国家航空航天局戈达德地球科学数据下载和信息服务中心(GES盘,gydF4y2Bahttps://disc.gsfc.nasa.gov/gydF4y2Ba)。每月平均gydF4y2Ba ${\mathrm{RgydF4y2Ba}}_{\mathrm{rgydF4y2Ba}\mathrm{年代gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 在MODIS数据,最初观察到波段(gydF4y2Ba $\mathrm{\lambda gydF4y2Ba}$ = 412,443,469,488,531,547,555,645,667和678海里),线性插值SeaWiFs波段(gydF4y2Ba $\mathrm{\lambda gydF4y2Ba}$ = 412、443、490、510、555和670海里)之前算法的应用程序。这样做是为了匹配gydF4y2BaCDOMgydF4y2Ba(gydF4y2Ba曹和米勒,2015年gydF4y2Ba)和海gydF4y2Ba紫外线gydF4y2Ba(gydF4y2BaFichot et al ., 2008gydF4y2Ba;gydF4y2Ba曹et al ., 2014gydF4y2Ba)随后被用于检索的算法gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 和gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ,分别。注意,这个工作使用gydF4y2Ba紫外线gydF4y2Ba近海水域中提供与更新的参数gydF4y2Ba曹et al。(2014)gydF4y2Ba检索gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 在320、340、380、412、443和490海里。延长gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 充分检索六波长紫外光谱,gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ (320 - 400 nm)和立方插值和决心gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ (290 - 319 nm)计算了光谱斜率系数之间的决定gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ (320海里)gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ (340海里)。最终的数据遥感产品的检索gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 和gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 得到的波长分辨率1 nm和空间分辨率1°×1°。gydF4y2Ba

智慧2.9.5模型(gydF4y2BaGueymard 2001gydF4y2Ba)是用于计算每月的气候学的日常综合太阳光谱辐照度略高于海平面晴朗的天空下gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{+gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 从2007年到2017年)。细节的计算gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{+gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 和转换gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{+gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 立即晴空下降的标量辐照度低于air-seawater接口gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{cgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{rgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 从gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{cgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{rgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 来gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{CgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 提供了gydF4y2Ba朱和Kieber (2020)gydF4y2Ba。辐射air-seawater接口的损失计算中概述的过程gydF4y2BaGali et al。(2016)gydF4y2Ba。云计算校正因子(gydF4y2BaCFgydF4y2Ba)是计算使用cloud-corrected和晴空紫外光谱辐照度数据为308,310,324,和380海里,从尾身茂/光环表面UVB辐照度和Erythemal剂量数据集(从GES光盘下载)。OMI紫外线所提供的产品的细节gydF4y2BaTanskanen et al。(2006)gydF4y2Ba。建模gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{+gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ,gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{cgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{rgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ,gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{CgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 进行1纳米波长分辨率和空间分辨率的5°×5°。三次插值应用gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{CgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 获取最后一个数据产品的空间分辨率1°×1°。gydF4y2Ba

对HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生,gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba尔相比,海水从不同的来源,包括沿海和贫瘠站在南极洲,太平洋在车站迎宾,墨西哥湾,几个地点沿美国东海岸。他们发现尔表现出有限的可变性所有地区研究纠正时的温度。为我们的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光化学生产估计,下列方程被用来估计wavelength-dependent尔25°C:gydF4y2Ba

尔谱在gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba得到的非线性回归分析结合尔所有海水来源的数据研究了吗gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

与温度有关的尔(gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{TgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ )计算使用21.8 kJ摩尔的活化能gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}所显示gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaRgydF4y2Ba理想气体常数(8.314×10gydF4y2Ba^3gydF4y2BakJ摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}KgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),gydF4y2BaTgydF4y2Ba是我们全球的温度(K)。估计,gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{TgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 适合每个像素使用11年(2007 - 2017)调整平均海面温度(SST)使用MODIS Aqua月度数据集从GES光盘下载。gydF4y2Ba

3的结果gydF4y2Ba

3.1 HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生在南大西洋海湾gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率从H之间的差异决定的gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba辐照海水样品和黑暗中浓度控制。改变photoproduced (HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)在长期的射线检查过滤海水收集从三个站在SAB(中gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。这些样品,指定为Altamaha流出,沿海,从彩色近海和离岸电台提供了一个渐变蓝色离岸水样舰载射线用于测试在不同的CDOM域模型的准确性。这些样本平均gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}$ (325海里)的值2.13,0.56,和0.22米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},分别。gydF4y2Ba ${\mathrm{问gydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba})gydF4y2Ba}$ (gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba)90年最后一次点µmol光子Altamaha流出站(12小时),75µmol光子(20 h)沿海站和37µmol光子(48小时)离岸站。然而,HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba利率在这些最后的时间点,不再是线性的,因此集成光子剂量计算以这种方式没有一个简单的、恒定的关系gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生。gydF4y2Ba

以前,这是表明,H的光生gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,以及其他几个CDOM photoproducts(包括有限公司有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和羰基化合物),是一个非线性函数的曝光时间(gydF4y2BaKieber et al ., 2014gydF4y2Ba;gydF4y2Ba权力和米勒,2015 bgydF4y2Ba;gydF4y2Ba朱Kieber, 2018gydF4y2Ba)。同样,在这里观察非线性累积HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生在海水中Altamaha流出,沿海和近海站(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba),发生在gydF4y2Ba ${\mathrm{问gydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba})gydF4y2Ba}$ 值12.5∼45岁,分别和9µmol光子。此外,HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产速度计算的线性回归(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba]随着时间的推移,使用所有的时间点,∼46%,40%,和65%低,分别比HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产速度非线性发生前确定。这个结果同意gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba谁也报道缺乏互惠HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在单色射线光生(300 - 400 nm)的缅因湾的海水。应该注意,非线性不能占CDOM衰落,非线性的光子剂量积累样本依赖,应该测试开始之前,任何尔决心。gydF4y2Ba

在自然光照下,过渡到非线性HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生应该接触发生后1 - 2天或更多。这是因为每天下降中纬度地区的太阳能辐射西北大西洋进入海洋∼3倍小于daily-integrated辐照的输出1.5千瓦氙灯用于我们的船上射线。此外,紫外线辐照度下降减少随深度指数(gydF4y2BaFichot和米勒,2010年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba朱Kieber, 2019gydF4y2Ba)。根据CDOM、MLD和表面混合率,平均水平gydF4y2Ba ${\mathrm{问gydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba})gydF4y2Ba}$ 对于任何通过不同发色团混合辐射场远小于最初的三个不同的因素gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{CgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 从模拟辐照。这一事实还认为,当推断lab-determined光生率表面的海洋环境,尔决定从生产速度超过最初的线性范围最适合准确的预测。因此,波长,与温度有关的尔用于我们的光化学估计得到使用相对较短的辐照时间(ca。10 - 240分钟根据海水吸光度,选定的波长和温度;gydF4y2BaKieber et al ., 2014gydF4y2Ba)。本文提供的全球光化学估计(章节3.4,3.5),使用更新后的尔谱计算gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba,因此改善全球尔谱了gydF4y2Ba权力和米勒(2014)gydF4y2Ba使用适当的实验室的风险敞口,但这仅仅是时间错了。在创作中,射线持续∼12 h,对应于27日µmol光子吸收紫外线照射下治疗,这是超出了9µmol光子剂量,观察非线性SAB离岸站(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.2与尔相关的自然变化和错误gydF4y2Ba

对HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生,一个“marine-average”尔谱(gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba)派生gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba海水从各种各样的来源,用于全球光化生产模式。作为其普遍适用性有限的测试,我们使用同样的平均尔预测HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在我们的SAB样品生产速度。所有wavelength-dependent尔数据报告gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba和“marine-average”尔频谱所示gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba。“marine-average”尔频谱不是统计不同于使用合用的尔尔谱获得的数据在加勒比海,奥里诺科河流出(委内瑞拉)Suwanee河(美国乔治亚州),葡萄园的声音(麻萨诸塞州,美国),鲨鱼外流河(美国佛罗里达州)和南极(gydF4y2BaYocis et al ., 2000gydF4y2Ba)。这里我们也比较“marine-average“尔尔SAB的光谱测量gydF4y2Ba权力和米勒(2016)gydF4y2Ba(gydF4y2Ba图3一gydF4y2Ba)。直接与gydF4y2Ba权力和米勒(2016)gydF4y2Ba,gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba“marine-average”尔谱适合以下方程:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba拟合参数拟合尔获得的数据gydF4y2Ba7情商。gydF4y2Ba。拟合参数与尔报道的95%置信区间gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba权力和米勒(2016)gydF4y2Ba介绍了gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba。见gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从这两项研究没有明显不同,鉴于95%可信区间的重叠gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba。也显示出了显著性差异gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba温度校正后(从20°C到25°C)被应用到gydF4y2Ba权力和米勒(2016)gydF4y2Ba尔的数据。的差异gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba相当于23%的差异gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{298年gydF4y2Ba}\mathrm{KgydF4y2Ba}}$ 在290纳米。尔报道的低估gydF4y2Ba权力和米勒(2016)gydF4y2Ba预计鉴于尔从长射线光谱测定,这有可能超出最初的线性范围(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba]随着时间积累。考虑到的差异gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba小于相关的测量不确定性的决心wavelength-dependent尔(gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba),在尔观察到的相似光谱不同海水来源的各种光学特性给了我们信心,单个尔方程(即,gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba可以用在我们的全球光化学模型。gydF4y2Ba

评估相关的自然变化wavelength-dependent尔,测量的摘要gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{298年gydF4y2Ba}\mathrm{KgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 在290、300、320、340、360和400 nm(最初的报道gydF4y2BaKieber et al ., 2014gydF4y2Ba)提出了gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba。的标准偏差gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{298年gydF4y2Ba}\mathrm{KgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 在290纳米波长的增加而增加,从27%到37%在400海里。有更多的数据点在UVB(比长波长290 - 320纳米),也许开车有些增加。离岸站在SAB从当前研究中用于检测gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ (计算gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba)不同波长的函数(gydF4y2Ba图3 bgydF4y2Ba)。尔平均在290、300、320、360和400 nm (gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba)随着平均使用gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{0gydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 和gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 在这些波长计算wavelength-dependent HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光化学生产率离岸站样本(数据所示蓝色方块,gydF4y2Ba图3 bgydF4y2Ba)。的gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 计算使用“marine-average”尔与计算使用的协议wavelength-dependent尔值报告gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba与HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生达到∼320海里。错误(95%置信水平)在“marine-average”尔∙坡(例如,gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)是∼±11% (gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba),导致±13%的变化集成光生率从290年到400海里。见gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba在320 nm,测量的SD尔是36%,高于预测和衡量利率之间的差异百分比如下讨论(gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba)。这测量误差可能驱动器中的大多数错误建模光生率。gydF4y2Ba

进一步证明“marine-average”尔的使用在我们的全球估计,我们比较测量HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率在我们SAB样本的预测使用“marine-average”尔(gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{293年gydF4y2Ba}\mathrm{KgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ )与测量gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{0gydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 和gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{bgydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 从短期射线根据值gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba。预测生产率(通过集成计算gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba提出了从290 - 400 nm)gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba随着测量率和%测量和预测利率之间的差异。所有计算生产利率与测量好协议利率(9.4±-27%在沿海海上水;gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba)。Altamaha流出最大的差异观察样本,对样本与非线性关系受到长时间照射(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)和光子接触(例如,近海样本表现出15%的误差预测photoproduced HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba5 h后27%误差预测photoproduced hgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba后12 h)。基于数据所示gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba,我们建议“marine-average”尔充分代表了H的整体效率gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在SAB光生,比例预测和测量之间的差异率< 33%。gydF4y2Ba

3.3错误与表观量子产率温度调整使用gydF4y2BaEgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}

自然变化是观察当配件阿仑尼乌斯方程HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba数据用于确定gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ (kJ摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}):gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_pgydF4y2Ba是一个pre-exponential因素,gydF4y2BaRgydF4y2Ba理想气体常数(8.314×10gydF4y2Ba^3gydF4y2BakJ摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}KgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),gydF4y2BaTgydF4y2Ba温度(K)。是吗gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 和rgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba导出了拟合与温度有关的尔gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba来gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba介绍了gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba。由此产生的平均gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 和95%可信区间决定从阿仑尼乌斯方程的斜率(gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba为每个波长所示)gydF4y2Ba图4一gydF4y2Ba,和相应的阿伦尼乌斯图尔的数据0-35°C(灰色点)报道gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba介绍了gydF4y2Ba图4 bgydF4y2Ba。基于混合线性回归(gydF4y2Ba图4 bgydF4y2Ba),整体误差EgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}(λ)±32%,但只有当只有波长小于±20% 360海里被认为是(gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba)。应该指出的是,在实验室射线,82%(沿海水)到86%(开放海域)的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生下紫外线辐射发生在λ< 360海里。鉴于这种波长的依赖,gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 这里使用可能会产生错误接近20%。读者应该注意到相关的错误gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 不翻译线性尔中的错误。例如,只有5%的差别gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{303年gydF4y2Ba}\mathrm{KgydF4y2Ba}}$ 当误差为30%gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 引入了5°C调整gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{298年gydF4y2Ba}\mathrm{KgydF4y2Ba}}$ 使用gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba。因此,使用一个“海洋平均”中包含的错误尔模型计算通常比任何温度校正。gydF4y2Ba

3.4 H建模与深度有关的gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生gydF4y2Ba

每月气候学HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光化学产率测定在z = 0, 1, 20米gydF4y2BaEq。4gydF4y2Ba。提出了相应的全球地图计算光生率gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba。我们展示全球地图2月,5月,8月和11月,作为代表的空间变异性HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率在每个季节。全球地图gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{CgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}$ (320海里),gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ (320海里),gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ (320海里),SST 2月5月,8月和11月提出了补充材料,gydF4y2Ba补充数据S1-S4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

在地表水、空间和垂直分布的建模HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率是类似于观察羰基化合物(gydF4y2Ba朱Kieber, 2020gydF4y2Ba)。特别是,空间分布主要是由紫外线辐照度控制,CDOM吸收系数和海水的温度。高CDOM-absorbing沿海和上升流地区表现出最高的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率在0和1米(gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba)。赤道水域也表现出相对较高的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率公海水域,因其相对较高的SST、上升流赤道东太平洋和赤道大西洋东部,以及大量的紫外线照射。在中长期中高纬度大陆地区,更高的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率被发现在夏季(例如,在北半球8月)与冬季相比(例如,在北半球2月)。H的垂直分布gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率在水柱的紫外线辐射指数衰减控制的水柱,导致HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生利率∼20米,1 - 2个数量级低于利率计算相同的位置(0 m。正如所料,较高的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率计算为贫营养水20米与沿海和上升流区域相比,由于紫外线辐射而深层渗透高CDOM-absorbing水域(gydF4y2Ba补充图S3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

每月11年(2007 - 2017)的平均估计HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率在0 m(计算gydF4y2BaEq。4gydF4y2Ba相比以前的文献报道gydF4y2Ba原位gydF4y2BaHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生利率进一步评估我们的全球模型。在这里,我们专注于低CDOM-absorbing在公海海域覆盖大部分的全球海洋的表面积。gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba每天报道HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生72 nM dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在一个贫瘠站附近40°N 70°W 1999年7月。相比之下,我们的模拟HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率在0 m这个位置是64海里dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在7月,只有12%的差别测量和海洋尔使用平均气候建模速度。误差在±33%之前决定的比较我们的测量和预测HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率(3.2节)。在南极海域,gydF4y2BaYocis et al。(2000)gydF4y2Ba报告2.4 - -3.5 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}原位gydF4y2Ba光生利率接近60°S 55°W在夏天,这相当于∼巢族纳米dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}假设每天集成光子通量等于十次每小时孵化期间光子通量测量实验。我们对该位置是17海里的建模速度dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}12月和∼29%低于测量范围。在我们的离岸车站附近(30°N 79°W)在SAB,我们测量一个3.7 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率在3月份使用太阳能模拟器集成光子通量为0.36摩尔光子mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。对于这个位置,整合gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{CgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 从290年到400海里了摩尔光子集成光子通量3.2 mgydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}3月。调整我们的测量HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba每小时工资率建模每日光子通量结果值为32.9 nM dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}高于22.4 nM dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}速度建模为0 m。即使强迫这对比实验室太阳能模拟(与人造光源光谱)和11年气候估计基于自然阳光,∼32%测量和建模光生的区别不是那么遥远,误差在±36%的自然变化相关联尔在320 nm (gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

一个合理的建模和测量之间的协议HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生率也报道了gydF4y2Ba权力和米勒(2014)gydF4y2Ba。估计HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生速度1 m从以前的63 nM d建模工作gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在40°N 70°W, 7月和32.5 nM dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}去年12月在55°S 55°W。在目前的研究中,我们模拟HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生利率1 m isodepth 49.4 nM dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在40°N 70°W, 7月和24.4 nM dgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}去年12月在55°S 55°W。∼30%估计光生率差异的两个模型误差在±36%的自然变化相关联尔在320 nm (gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.5 Depth-integrated HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生通量gydF4y2Ba

全球地图描绘depth-integrated HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生通量在表面混合层(gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 通过整合被计算出来gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{zgydF4y2Ba}}$ (gydF4y2BaEq。4gydF4y2Ba)从海洋表面的底部表面混合层。2月月度气候学,5月,8月和11月被用作代表每个季节gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba。在水柱,∼96%的紫外线辐射吸收CDOM表面混合层(gydF4y2BaFichot和米勒,2010年gydF4y2Ba)和一个指数减少紫外线强度与深度层;这是最重要的因素影响的地理分布gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 。因此,CDOM的主要驱动力是HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生在我们的模型中,这并不奇怪,因为它是固有的概念使用的尔在这方面,基本上所有其他环境光化学研究的自然过程。鉴于尔实验被定义为产品的摩尔比(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)和光子吸收(CDOM),分区CDOM之间紫外线辐射的吸收和衰减由其他因素是关键元素定义与尔光谱光化学过程。虽然是一个潜在的贡献HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba微粒的光生阶段,我们没有数据支持这一被忽视的在我们的模型中。好协议CDOM建模和测量gydF4y2Ba原位gydF4y2Ba光化学利率认为,至少对于HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,省略微粒光生是可以接受的。因此,gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 来gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ 比率(即。,r一个t我o between CDOM absorption and total light attenuation) is the critical optical relationship needed to predict global patterns in ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 。见gydF4y2Ba图6gydF4y2Ba,最高gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 被发现在赤道海域,这片海域获得高大量的紫外线辐射(gydF4y2Ba补充图S1gydF4y2Ba),表现出相对较高gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 来gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ 比率(gydF4y2Ba图6 bgydF4y2Ba海温()和gydF4y2Ba补充图S4gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

直接比较我们的光化学模型和几个以前的研究,使用一个常数gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 来gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ 比在全球光生模型,我们应用同样的方法来估计depth-integrated HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生(gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}$ )在阳光照射的水域没有调整的能力gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba基于海洋颜色数据如下:gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 是计算后gydF4y2BaFichot和米勒(2010)gydF4y2Ba使用原始的海洋gydF4y2Ba紫外线gydF4y2Ba算法(gydF4y2BaFichot et al ., 2008gydF4y2Ba)来估计gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ,一个常数gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 来gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ 在320 nm比率为0.68,一个假定的指数函数:gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba=gydF4y2Ba{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{320年gydF4y2Ba})gydF4y2Ba\times gydF4y2Ba{\mathrm{egydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba{\mathrm{年代gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}}\times gydF4y2Ba(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba}-gydF4y2Ba\mathrm{320年gydF4y2Ba})gydF4y2Ba}$ (gydF4y2Ba ${\mathrm{年代gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}}$ = 0.0194)获得CDOM光谱光化生产。尽管depth-integrated光化学生产速度并不计算在权力米勒(2014),相同的gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 计算是应用于早期的工作。我们的计算gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}$ 今年2月,5月,8月和11月在全球地图显示gydF4y2Ba图6 cgydF4y2Ba。比例的区别gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 和gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}$ 被映射的gydF4y2Ba图6 dgydF4y2Ba。gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}$ 均明显高于gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 在沿海和上升流区域,代表相对较低gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(标有“深蓝”gydF4y2Ba图6 bgydF4y2Ba)。我们还发现,地区gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(320海里)> 0.8(标有黄色gydF4y2Ba图6 bgydF4y2Ba)表现出较低的值gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}$ 相比gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ (gydF4y2Ba图6 dgydF4y2Ba)。在开放的海洋地区gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(320海里)(即接近0.68。,一个年代年代umed ratio used to calculate ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{320年gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ ),gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}$ 只是略高于gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 。假定的gydF4y2Ba ${\mathrm{年代gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}}$ 0.0194可能导致过高的估计gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}$ 公海区域,因为这个比例是由池gydF4y2Ba ${\mathrm{年代gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}}$ 数据从各种各样的海水来源包括CDOM-rich,生产的扰动和贫瘠的水域。gydF4y2Ba ${\mathrm{年代gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}}$ 已被证明改变海洋颜色空间和季节性使用数据(gydF4y2Ba曹和米勒,2015年gydF4y2Ba),符合光化学CDOM的衰落和季节性河流的流量。在贫瘠的水域,gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba\mathrm{\lambda gydF4y2Ba})gydF4y2Ba$ 是高估了如果gydF4y2Ba ${\mathrm{年代gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}}$ 高于0.0194和gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/gydF4y2BaKgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba(320海里)接近0.68。gydF4y2Ba

Hovemoller图描绘的月度变化平均数和中位数gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 在策划gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba在1°纬度垃圾箱。H的季节性变化gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba混合层表面的光生预算也表示为每月和每年综合预算(gydF4y2Ba ${\mathrm{\Psi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}}$ 中列出)gydF4y2Ba表5gydF4y2Ba。获得月度综合预算,gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ 在每个像素乘以表面积(mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)相应的1°×1°块在每个月的天数,然后总结。所示gydF4y2Ba图7gydF4y2Ba和gydF4y2Ba表5gydF4y2Ba7月,夏季(例如,在北半球)表现出最高的光生预算和冬季(例如,在南半球7月)表现出光生最低预算。一年一度的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生预算的总和计算月度预算,预算和年度光生21.1 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}得到这个工作。的比较gydF4y2Ba权力和米勒(2014)gydF4y2Ba外,我们还计算每月和每年综合预算(gydF4y2Ba ${\mathrm{\Psi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}}^{\prime gydF4y2Ba}$ ),gydF4y2Ba ${\mathrm{PgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{我gydF4y2Ba}\mathrm{ngydF4y2Ba}\mathrm{tgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{ggydF4y2Ba}}^{\prime gydF4y2Ba}$ (数据列在gydF4y2Ba表5gydF4y2Ba)。平均而言,当前的研究降低每月的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生预算14%相比造型方法中使用gydF4y2Ba权力和米勒(2014)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

为我们的年度HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生概算、错误造成的不确定性模型输入进行评估前全球光化学模型所使用的方法(gydF4y2BaFichot和米勒,2010年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba朱Kieber, 2020gydF4y2Ba)。正如3.2节中所讨论的,wavelength-dependent尔表现出自然变化和我们预计的错误与波长有关,与温度有关的尔在33%和32%,分别。在我们的全球模型中,混合拟合参数“marine-average”尔方程和平均价值gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 作为模型的输入。为wavelength-dependent尔,拟合参数(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)和95%置信区间中列出gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba;的95%置信区间gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba范围从7.30到7.40和0.0243 - -0.0305米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},分别。使用这个模型输入的范围gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,相应的全球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从18.1到24.7 Tmol年光生变化gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和输出混合不确定性造成的gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba值< 17%。为gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ ,平均±21.8±8.2 kJ的SD摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}活化能的计算数据(gydF4y2Ba $\mathrm{\lambda gydF4y2Ba}$ = 300 - 360 nm)报道gydF4y2BaKieber et al。(2014)gydF4y2Ba。当gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 是不同的从13.6到30 kJ摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},全球模式导致了HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生值在20.8和21.6之间Tmol年不等gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}通过使用平均,表明不确定性了gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 值< 2%。我们还通过添加30%的随机噪声进行了灵敏度分析gydF4y2Ba ${\mathrm{\Phi gydF4y2Ba}}_{{\mathrm{HgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}}{\mathrm{OgydF4y2Ba}}_{\mathrm{2gydF4y2Ba}},gydF4y2Ba\mathrm{TgydF4y2Ba}}$ ,gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{{\mathrm{cgydF4y2Ba}\mathrm{lgydF4y2Ba}\mathrm{egydF4y2Ba}\mathrm{一个gydF4y2Ba}\mathrm{rgydF4y2Ba},gydF4y2Ba\mathrm{0gydF4y2Ba}}^{-gydF4y2Ba}}$ ,gydF4y2BaCFgydF4y2Ba,gydF4y2Ba ${\mathrm{一个gydF4y2Ba}}_{\mathrm{ggydF4y2Ba}}$ ,gydF4y2Ba ${\mathrm{KgydF4y2Ba}}_{\mathrm{dgydF4y2Ba}}$ 和gydF4y2Ba ${\mathrm{EgydF4y2Ba}}_{\mathrm{一个gydF4y2Ba}}$ 。读者被称为gydF4y2Ba朱和Kieber (2020)gydF4y2Ba详细描述的统计方法用于评估的依赖我们的全球模型输出与输入参数错误。类似于gydF4y2Ba朱和Kieber (2020)gydF4y2Ba羰基化合物,我们估计约37%的不确定性预测混合层HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生预算。这就意味着Tmol 7.5年的不确定性gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生。gydF4y2Ba

4讨论gydF4y2Ba

4.1比较的光化学和生物HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产gydF4y2Ba

本研究的结果可以用来比较光化学和生物生产的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在海洋环境。gydF4y2BaPalenik和龙葵(1988)gydF4y2Ba发现生物的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba源40到60 m马尾藻海,他们估计在1 - 3 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。后续工作在阿拉斯加湾附近的科迪亚克岛报道生物HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产速度从1.1 - -1.9 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在样本收集10 m基于HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba强化实验和建模的结果(gydF4y2BaVermilyea et al ., 2010gydF4y2Ba)。使用类似的方法,gydF4y2Ba罗伊et al . (2016)gydF4y2Ba发现平均生物HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产速度在车站迎宾1.2±0.9 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在25米,0.5±0.2 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在75米,0.1±0.1 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在深叶绿素最大值,约105 - 130米。有趣的是,生物啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba通常生产利率变量和低在同一样本,总计0.25±0.14 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在25 m和0.11±0.25 75深叶绿素最大值对应(gydF4y2Ba罗伊et al ., 2016gydF4y2Ba)。这意味着生物生产的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba不能全部来自细胞外的歧化作用结果。最近的工作评估HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产在孵化项目的12株海洋细菌的代表和在利率从下面发现了一个大范围检测阿莫勒- 300细胞gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba债券et al ., 2020gydF4y2Ba)。在比较这些利率报道OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产速度相同的细菌,有些物种的OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba类似的大小,而其他人被数量级不同,再次表明海水的机制,这两种活性氧释放可能不是形特征与生物系统,从而估计HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba是导致开放的海洋表面海水的速度∼0.15 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}可能是最合理的gydF4y2Ba债券et al ., 2020gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

如果我们考虑一个生物HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产从0.1 - 1 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},表面面积3.62×10的海洋gydF4y2Ba^14gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba(gydF4y2BaCharette和史密斯,2010年gydF4y2Ba),一个非常粗糙的计算生物生产的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在前100米产量每年生产Tmol∼32 - 320年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。这个范围的低端是类似于我们的建模HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生估计。然而,这大致计算生物HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产假定一个常数利率决定从数量有限的生态环境和物种,因此,可能会发生显著的变化如果评估另一个时间或另一个地方。全球产量估计可能会显著降低如果温度依赖被认为,考虑到温度通常会降低利率的生物活动(gydF4y2Ba克莱顿et al ., 2021gydF4y2Ba;gydF4y2Ba•萨尔门托et al ., 2010gydF4y2Ba),例如,∼2倍每10°C温度下降(gydF4y2Ba帕卡德et al ., 1975gydF4y2Ba)。需要更多的工作来确定阳光的影响,温度,和其他压力的生产OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba通过海洋微生物来完善这个估计。gydF4y2Ba

4.2超氧化物生产预算gydF4y2Ba

计算全球一体化OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产预算我们首先估计OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba:HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产比基于比率的调查中所描述的文学。gydF4y2Ba权力et al。(2015)gydF4y2Ba报道的比率10.1(±5.4):1,确定从池光生率以海洋地表水样品收集在阿拉斯加湾。有趣的是,O的直接测量gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在离散时间点长时间照射同一样本的产生率与一个更广泛的范围从2.4到10。读者被称为gydF4y2Ba表6gydF4y2BaO的总结gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生比例在SAB和阿拉斯加湾(gydF4y2Ba权力et al ., 2015gydF4y2Ba;gydF4y2Ba权力和米勒,2016gydF4y2Ba)。而比率并不代表光化学率建模所需初始利率,很多工作有待完善photoproduced O之间的定量关系gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba在海洋系统。尽管阿gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba可以测量光生在下午gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}水平,通过线性回归确定初始利率(OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba)时间和稳态浓度达到O以来可能低估了真正的生产gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba腐烂在时间序列中的所有点具有重要意义。另一方面,假设计算OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba从[O光生gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba稳态值和测量暗衰减率不可能准确反映出全套的OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba在太阳辐射的反应。光生的单电子的还原剂(即。,前身photoproduced OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba)表明,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba到HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生比率可以从6到16 (gydF4y2BaZhang et al ., 2016gydF4y2Ba;gydF4y2BaLe Roux et al ., 2021gydF4y2Ba),尽管公海样品没有测试。gydF4y2BaLe Roux et al。(2021)gydF4y2Ba发现单电子的还原剂和O之间的比率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba从1.5∼2标准参考材料。这是由于无法准确确定啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba光生率。最近的工作模式(gydF4y2Ba马et al ., 2020gydF4y2Ba)和测量(Le Roux等人在审查;个人通信)依赖光OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba衰变透露,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba估计使用稳态浓度和黑暗的衰变是错误的,但这些实验尚未进行海水。最后,O的温度依赖性gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba光生不知道和没有被评估。因此,我们的模型评估,我们选择一个OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba:HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba比例10:1的合理值基于我们目前的知识,让全球O的一个粗略的计算gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba光化生产的∼211 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

直接测量的particle-associated(即。、生物)OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产已经在几个领域的研究报道。gydF4y2Ba柔丝et al。(2008)gydF4y2Ba测量[OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba]在黑暗(30分钟远离阳光)海水下游颗粒收集0.2µm过滤器在赤道东太平洋,和报道OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产< 1.1 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在最深处但> 1.8 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}深度15至100米。最大的啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba产量报告gydF4y2Ba柔丝et al。(2008)gydF4y2Ba4.4 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在30米叶绿素最大值附近的一个车站。在大堡礁泻湖海域、净和生物,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产速度是18±11 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}外的gydF4y2BaTrichnodesniumgydF4y2Ba布鲁姆和25±14 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在布鲁姆(gydF4y2Ba玫瑰et al ., 2010gydF4y2Ba)。同样,净啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产速度在样本阿拉斯加湾< 1 -∼20 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba英国国会议事录et al ., 2010gydF4y2Ba),通常更高的表面(∼做纳米hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})比在50米(< 1 - 7海里hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})。因此,作为替代评估报告gydF4y2Ba萨瑟兰et al。(2020)gydF4y2Ba上面,我们应用同样的方法使用估计生物HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba生产速度(见4.1节)和计算生物OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产前100米。假设生物啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产可能会1 - 20 nM hgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}海洋的面积是3.62×10gydF4y2Ba^14gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba(gydF4y2BaCharette和史密斯,2010年gydF4y2Ba),年度OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生物生产可能的320 - 6300 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。的估计范围是相同的大小作为光化学OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba通量估算∼211 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}混合层的表面。不过,预期过高的关于这些生物OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产以来估计,在HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba计算,这些利率没有量化的温度依赖性,因此没有考虑。gydF4y2Ba

4.3结论和影响gydF4y2Ba

在这项工作中,一个年度HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生Tmol 21.1±7.5年的预算gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}估计使用一项全球范围内的光化学模型由海洋遥感数据。本年度预算明显高于全球估计其他海洋photoproducts:一氧化碳(2.5 - -4.2 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})(gydF4y2BaZafiriou et al ., 2003gydF4y2Ba;gydF4y2BaStubbins et al ., 2006gydF4y2Ba;gydF4y2BaFichot和米勒,2010年gydF4y2Ba),所得到的低分子量羰基化合物甲醛(4.1 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),乙醛(2.0 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}),乙二醛(0.35 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})和甲基乙二醛(0.11 Tmol年gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})(gydF4y2Ba朱Kieber, 2020gydF4y2Ba)。通常认为,有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba是主要的碳基photoproduct CDOM光化学但利率支持这个论点主要是来自近海水域(gydF4y2Ba米勒和泽普,1995年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba擦洗者和Kieber, 2002gydF4y2Ba)。然而,直接测量尔大洋海水是极其有限的。先前的估计基于光化学通量和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba15:公司比在河流和沿海水域(gydF4y2Ba米勒和泽普,1995年gydF4y2Ba),预测年度有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba37.5 Tmol -63年的预算gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。我们的全球生产H建模gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba似乎是类似规模的公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,这表明HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba也是一个主导photoproduct海洋光化学。gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生可能作为评估代理比有限公司有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生。观察大可变性在有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:公司生产比例,大大增加前全球有限公司估计的不确定性gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生,依靠这个比例(gydF4y2Ba白色et al ., 2010gydF4y2Ba;gydF4y2Ba读者和米勒,2012gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba权力和米勒(2015)gydF4y2Ba证明了HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生展出一个定义良好的关系在不同的海洋水域和报道平均有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔光生比例为6.6±1.8。使用一个年度HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生21.1 Tmol年的预算gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和一个公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba摩尔比为6.6,估计每年有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生Tmol年预算139gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}∼2 - 4倍的有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba预算估计公司通量和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:15的股份比例。进一步限制的潜在使用HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba作为一个代理来估计有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生,更需要更多的工作来定义公司的可变性gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba比率,尤其是蓝色的水。gydF4y2Ba

我们的研究提供了O约束gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba在海洋水域光生。假设啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba:HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba每年生产的比例10:1,OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba光生Tmol∼211年的预算gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。尽管挑战和潜在的巨大不确定性的估计,试图量化OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba光生在全球范围内极大的兴趣。的确切光化学和生物产量之间的关系gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba在海洋环境可能对海洋产生重要影响氧化还原化学和海洋生态。gydF4y2Ba萨瑟兰et al。(2020)gydF4y2Ba使用编译的实验室派生OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba从海洋微生物生产速度,估计黑啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产3 - 4 Pmol年的顺序gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在前200米,近20倍的光化学估计表面混合层。应该注意,温度和其他环境压力因素(如紫外线)可以显著影响生物OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba生产速度,这些还有待评估。因此,可能言之过早推断实验室啊gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba黑暗的生产速度大地理尺度。gydF4y2Ba

在这项工作中,我们提出了全球范围内的估计depth-resolved HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba光生在阳光照射的表面海水利用遥感海洋的颜色。有轻微的修改,在这项研究中使用的模型可以用来研究活性氧和其他photo-redox反应在定义尔和温度依赖性越来越细的空间和时间分辨率。检查我们的建模方法提供了新的潜力不同的氧化还原条件和其他重要的元素周期之间的关系(如铁、铜、锰、N、C)在海洋表面区域尺度和与当地瞬态海洋事件(如上升流,雨,艾迪进化)。gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2Ba

最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/gydF4y2Ba补充材料gydF4y2Ba,进一步的调查可以直接到相应的作者。gydF4y2Ba

作者的贡献gydF4y2Ba

WM LP, DK, YZ设计工作。LP和WM样本收集和光化学进行实验。YZ运行模型。LP和YZ进行数据分析。YZ, LP, DK, WM准备手稿。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

金融支持是由美国国家科学基金会提供通过奖励佐治亚大学(奥西- 1924763和1924763 WM和LP)和SUNY-ESF DK(奥西- 1756907)。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba

补充材料gydF4y2Ba

本文的补充材料在网上可以找到:gydF4y2Bahttps://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/frsen.2022.1009398/full补充材料gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba