海洋是地表系統(tǒng)最大的碳庫，約是大氣碳庫的50倍和陸地碳庫的20倍。海氣CO2通量是認識海洋在全球碳循環(huán)中作用的關(guān)鍵。上個世紀50-60年代大氣核試驗排放大量的14C到大氣中，產(chǎn)生大氣Δ14C高于海水表層Δ14C的梯度差。兩者的梯度差使得核爆14C進而滲入到海洋；這些滲入的核爆14C可以用來示蹤海氣CO2通量。
西安加速器質(zhì)譜中心周衛(wèi)健院士團隊、牛振川研究員等基于“實驗3號”科考船和加速器質(zhì)譜儀，觀測了南海地區(qū)大氣和海水溶解性無機碳的Δ14C值，比較了核爆前和現(xiàn)在海水Δ14C的剖面變化；并以此計算了核爆14C的平均滲入深度和單位面積核爆14C的清單，進而獲得了南海地區(qū)近60年海氣CO2的平均交換通量20.2±2.8 mol m-2 yr-1和凈通量0.54±0.08 mol m-2 yr-1；此數(shù)據(jù)與南海地區(qū)歷年47次航測得到的CO2通量均值0.44±0.62 mol m-2 yr-1（Li et al., 2020）相接近。此外，團隊還觀測到由于核爆效應(yīng)的減小和化石燃料的排放使得南海地區(qū)海氣Δ14C梯度發(fā)生倒轉(zhuǎn)，即海水表層Δ14C值高于大氣Δ14C；并計算了表層海水向大氣釋放14C的通量（7.4±5.0×1011 atoms m-2 yr-1）。
為準(zhǔn)確認識我國海洋碳庫的大小進而助力“碳中和”目標(biāo)的早日實現(xiàn)，需要除航測、衛(wèi)星遙感和高塔渦度相關(guān)之外的更多手段來相互校驗；該研究展示了核爆14C在示蹤海氣CO2通量方面的應(yīng)用。
研究受到國家自然科學(xué)基金（41773141、42173082 和 41730108）和中科院先導(dǎo)A的共同資助（XDA23010302），最近發(fā)表在Journal of Geophysical Research: Biogeosciences。文章詳細信息如下：
Niu, Z., Zhou, W., Zhao, H., Feng, X., & Lyu, M. (2022). Radiocarbon in the atmosphere and seawater in the South China Sea: Flux, inventory and air-sea CO2 exchange rate tracing. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 127, e2021JG006380. https://doi.org/10.1029/2021JG006380
