珊瑚海海水二氧化碳分压/海-气二氧化碳通量评估

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研究背景及意义

       工业革命以来,由于化石燃料使用等人为活动,导致大气二氧化碳的平均浓度不断升高。全球升温已对地球生态系统、人类生存环境和社会经济可持续发展构成严重威胁。占地球表面积71%的海洋作为大气CO2重要的汇区,对全球气候的变化具有关键性的调控作用,而海-气界面CO2通量是评估海洋在全球变化中作用的前提和基础。准确定量海-气CO2通量并掌握其在不同时空尺度上的变化是全球碳循环与气候变迁研究的中心任务之一。但迄今为止,无论是陆地还是海洋,碳循环研究仍存在诸多不确定性。
       本专题旨在研究海洋对大气二氧化碳的平均浓度不断上升的背景的响应,通过大面积同步观测且具有高时空分辨率的遥感数据来研究海水二氧化碳分压/海-气二氧化碳通量的长时序变化。

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  • 图1 基于MeSAA算法的珊瑚海海水二氧化碳分压2006-2018年气候态月平均结果

    图1 基于MeSAA算法的珊瑚海海水二氧化碳分压2006-2018年气候态月平均结果

  • 图2 基于MeSAA算法的珊瑚海海-气二氧化碳通量2006-2018年气候态月平均结果

    图2 基于MeSAA算法的珊瑚海海-气二氧化碳通量2006-2018年气候态月平均结果

成果介绍

       珊瑚海海-气二氧化碳(CO2)通量的单位为mol·m-2·yr-1,具有9 km×9 km的空间分辨率,覆盖2006年1月至2018年12月的珊瑚海。对海水二氧化碳分压(pCO2)的原位测量进行的验证表明,在珊瑚海海盆区均方根误差为9.88 μatm,在近岸珊瑚礁区均方根误差为11.28 μatm。
       该数据集生产过程中使用了ERA-5近海表大气压数据、CarbonTracker2019B大气CO2浓度数据、CCI海表面叶绿素浓度数据、CMEMS海表面盐度数据、OISST海表面温度数据和CCMP海表面风速度数据。利用MeSAA算法(分步解析了热力学过程、生物过程和大气强迫作用对海水pCO2的影响,建立了海水pCO2与海洋环境控制因子的半解析反演模型),生产了2006-2018年期间珊瑚海海水pCO2月平均产品,再结合风速与大气CO2浓度等其他环境数据估算了同一时期的海-气CO2通量产品。与全球类似产品相比,包含所有可用的区域信息,且不限于提供空间一致的海-气CO2汇。因此,由于区域产品包含更高的详细程度、更高的空间分辨率和特定区域的信息,该产品可以用作区域研究。这项工作为进一步研究海洋碳汇及其受到气候变化的影响等研究奠定了坚实的基础。

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相关文献

Zhang, S., Bai, Y., He, X., Yu, S., Song, Z., Gong, F., ... & Pan, D. (2023). The carbon sink of the Coral Sea, the world's second largest marginal sea, weakened during 2006–2018. Science of the Total Environment, 872, 162219.

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