莫纳罗亚火山的记录是否受到附近地幔柱的影响?

Question

莫纳罗亚天文台怎么可能是一氧化碳的国际参考天文台₂如果它被放置在最重要的地球热羽之上，全年都在加热海洋?这些数据有多可靠?是因为天文台海拔3000米的缘故吗?不影响夏威夷的地质情况吗?

Answer 1

莫纳罗亚天文台怎么可能是全球二氧化碳测量的国际参考天文台

我不知道是“国际参考天文台”。莫纳罗亚的记录几乎肯定是被引用最多的十年规模的CO₂记录，但据我所知，天文台并没有被赋予任何特殊地位:记录是根据其本身的优点使用的。我在谷歌上搜索“国际参考天文台”(International Reference Observatory)一词，只找到了一个，这强烈表明这不是一个定义明确的术语。这个打击来自于Roussel-Debetet al。(2006)，并在下列情况下出现:

大气中的CO₂在莫纳罗亚国际参考天文台测量的数值(图5)…

注意没有大写。我不认为这意味着在莫纳罗亚存在一个官方定义的“国际参考天文台”。更确切地说，这就像写“莫纳罗亚的太阳天文台”:有很多太阳天文台，这就明确了我们说的是哪一个。同样，有几个天文台生产国际通用的一氧化碳₂Data，这个指定了我们在这里讨论的是哪个。

如果它被放置在全年加热海洋的最重要的地球热羽之上?

夏威夷下面确实存在地幔柱，所以海底的热通量可能会增加。(顺便说一句，我不确定是什么使地幔柱成为“最重要的”，甚至不确定如何量化地幔柱的重要性。)然而，Von Herzen et al.(1989)发现

…尽管随着时间的推移，热流有一个小的增加，但与非膨胀热流相比，与夏威夷膨胀相关的异常热流可能在5 - 10mw m的量级⁻²也许根本就不存在。

但更重要的是:即使这里有稍微增加的热通量，为什么你认为它会影响CO₂阅读吗?你认为在海平面以下几公里处的少量传导热能够扰动大气中的CO的机制是什么₂浓度数公里以上海平面?

最后:即使有这样一种机制，地幔柱也会像你指出的那样，“一年到头”——年复一年，在莫纳罗亚站存在之前的几千年里一直在运作。所以在最坏的情况下，它会产生一个恒定的偏移，并且不会影响测量到的CO的趋势₂浓度。

这些数据有多可靠?

确实非常可靠!看看这个与萨摩亚、巴罗和南极的记录的比较。

^{来源:美国国家海洋和大气管理局}

自然，每年周期的形状取决于测量站的纬度(你可以看到南极的记录与北半球的记录是不一致的，正如你所预料的那样)，但趋势是无可争议的完美匹配。如果在莫纳罗亚火山有一些令人困惑的当地影响，我们当然不会在数千公里外的其他地点看到它的重现。

是因为天文台海拔3000米的缘故吗?

这当然是使莫纳罗亚成为这种研究的绝佳地点的一个因素。这个怀疑科学页面还有其他一些例子:

早期在美国和斯堪的纳维亚测量二氧化碳的尝试发现，由于植物生长和汽车尾气的影响，读数变化很大。莫纳罗亚是理想的，因为它远离人口稠密的中心。此外，在热带岛屿上，盛行风在夜间从陆地吹向海洋，这一效应将清洁、混合良好的中太平洋空气从高空带到天文台。这就消除了岛上下层植被的任何干扰。

有关如何在莫纳罗亚进行测量，以及如何检查数据以确保其不受当地影响的详细信息，请参见这是NOAA测量程序的详细页面．的“背景空气的数据选择”部分和你的问题特别相关。(感谢jeffronicus在评论中提供这个链接。)

关于你的最后一个问题:

不影响夏威夷的地质情况吗?

我猜你的意思是“夏威夷的地质情况不会影响读数吗?”我希望我已经讲清楚了，它不是，莫纳罗亚山被如此广泛地使用正是因为没有当地对阅读的影响。

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参考文献

Sylvie Roussel-Debet, Gilles Gontier, Françoise Siclet, Marc Fournier，法国核电站附近陆地环境中碳14的分布，环境放射性杂志，第87卷，2006年第3期，第246-259页，ISSN 0265-931X, doi:10.1016 / j.jenvrad.2005.12.002．

Von Herzen, R. P.， M. J. Cordery, R. S. Detrick，和C. Fang(1989)，热流和热点膨胀的热起源:夏威夷膨胀的回顾，地球物理研究杂志， 94(B10)， 13783-13799, doi:10.1029 / JB094iB10p13783．