冷泉水體甲烷氣體濃度反演方法研究

摘要：冷泉水體中的甲烷氣體濃度異常不僅是海底天然氣水合物賦存的重要標志,同時對于研究海洋環境以及全球氣候變化具有重要的意義。在現有海底冷泉特征分析研究的基礎上,建立了根據單波束測深數據定量獲取冷泉水體中的甲烷氣體濃度分布的反演方法,并以鄂霍次克海千島盆地西北陸坡冷泉區為例,利用海試獲取的12kHz和20kHz聲學回波測深數據,對研究區域內冷泉水體中的溶解甲烷濃度進行了計算。通過與冷泉水體樣本的色譜分析結果進行比對可見,該反演方法的計算結果與現場實測數據具有良好的一致性,并且由于在波束角和氣泡共振效應方面的優勢,12kHz測深數據對應的反演結果與實測數據更為接近。同時,相關計算結果表明,該區域內水體中的溶解甲烷主要來自于冷泉釋放的甲烷游離氣。此外,現場觀測結果表明,水合物穩定帶底界以深區域內冷泉氣泡表面的水合物結殼會顯著延長氣泡的上浮時間和距離。