长江口颗粒有机碳浓度三维场 - 河流入海通量

研究背景及意义

河流是连接陆地生态系统碳库和海洋生态系统碳库的纽带，每年全球约有400 Tg C的陆源有机碳由河流输运入海，其中60%是溶解有机碳，40%是颗粒有机碳。在所有河流输运入海的有机碳通量中，约有40%的有机碳是由全球十条大型河流输运的。长江是全球水量第三、亚洲第一的大河，也是东中国海陆源有机碳输运入海的主要河流。珠江是中国年径流量第二的河流，也是南中国海陆源有机碳输运入海的主要河流。长江和珠江输运了中国约60%的颗粒有机碳（Particulate Organic Carbon, POC）。巨量的POC输运进入边缘海不仅对边缘海的碳收支平衡产生重要的影响，沉降在边缘海的POC发生氧化分解时也会消耗边缘海的溶解氧并导致水质恶化。
本产品提供了一种新的POC入海通量估算方法，即利用遥感和模式两种具有高时空分辨率的观测手段相结合的方法进行估算，为解决复杂河口的POC及其它物质的入海通量估算提供一种新的思路。

图1 2001年1月-2016年12月 Landsat-7/8珠江口表层气候态月平均POC浓度
图2 2016年3月8日模型计算长江口表层POC浓度与GOCI反演结果比较

成果介绍

POC通量是指在一定时间内通过某一断面POC的总量，单位为千吨（kt）。该数据集具有500 m×500 m的高空间分辨率，覆盖2011年7月至2018年6月的长江口及其邻近海域。与徐六径水文站实测的POC通量数据（实测的POC浓度与实测流量的乘积）相比较，该数据集的均方根误差为0.16 g/(s·m²)，平均相对误差为28.13%。
该数据集是基于GOCI遥感数据和FVCOM三维水动力-泥沙模型相结合的方法所构建的POC通量估算模型，计算得到每个网格点的每个月的POC通量。其中，FVCOM三维水动力-泥沙模型在开边界上使用OTIS （OSU Tidal Data Inversion）模式中的中国海1/30°潮汐模式的8个主要分潮得到的预报水位作为潮汐强迫，在河流端采用每日大通水文站实测的流量数据以及《中国河流泥沙公报》提供的月平均泥沙浓度作为输入，在海气上边界采用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF）的风场作为输入。假设长江口的泥沙浓度剖面分布与POC剖面分布相似，将FVCOM模拟的泥沙浓度剖面分布与GOCI反演的海表POC浓度相结合，获得长江口POC浓度的三维分布，与FVCOM模拟的三维流场相结合，计算得到POC通量。该方法充分利用两种手段观测优势的同时也减少了两者单独估算结果的不确定性，为解决复杂河口POC及其他物质入海通量的估算提供了一种新的思路。

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