中国海海气CO2通量数据集

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基本信息

生产单位 自然资源部第二海洋研究所
数据类型 遥感
数据集缩写 FCO2; pCOpCO2_air
时间范围 2003.1-2023.12
产品等级 L3B
区域范围 中国海
空间分辨率 1 km
时间分辨率 月平均
参考坐标系
等经纬度投影
 

可视化入口

数据集介绍

       海-气CO2通量(FCO2):给定空间范围和时间范围内的海-气界面海水吸收或排放CO2的净交换总量。本产品海-气CO2通量单位为mmol/m2/d,正值代表海水向大气释放CO2,负值代表海水从大气吸收CO2。本数据集基于水-气界面CO2理论扩散模型,采用海-气CO2分压差法计算,即海-气CO2通量等于海-气界面气体传输速率、海水中CO2的溶解度系数和海-气CO2分压差的乘积。首先,使用大气CO2摩尔分数(xCO2)、海表大气压(SLP)、海表温度(SST)和海表盐度(SSS)计算大气CO2分压;海水CO2分压采用SATCO2网站提供的中国海海水CO2分压产品,计算海水与大气CO2分压的差值;海水中CO2的溶解度系数是温度和盐度的函数;海-气界面气体传输速率主要由风速决定。

       海水CO2分压(pCO2):一定温度和盐度下,海水与空气的CO2分压达到平衡时空气的CO2分压。单位为μatm。
本算法结合基于控制因子分析的海水CO2分压半解析遥感模型框架(MeSAA)和基于大数据挖掘的机器学习算法,通过大量的训练测试实验,确定选用性能最佳的机器学习算法(XGBOOST算法)以及最佳数据参数组合策略(海表温度(SST)、热力学pCO2pCO2therm)、三个波段遥感反射率(Rrs413、443、488 nm)、叶绿素浓度(Chl)、混合层深度(MLD)、和同纬度温度差(SST_lat)共9个输入参数)。输入参数选取考虑了多种生地化过程对pCO2的调控机制,其中pCO2therm是仅受温度相关热力学效应和海-气CO2交换控制的理论pCO2值,表征热力学效应和大气CO2增加对海水的强迫机制,混合层深度(MLD)和同纬度温度差(SST_lat)表征季节性混合及上升流对海水pCO2参数的影响,遥感反射率(Rrs)和叶绿素浓度(Chl)表征生物作用影响;分别对渤黄东海和南海建模。最终,构建了适用于中国海的pCO2遥感模型,生产了2003-2019年1 km月平均长时间序列网格化产品。
       大气CO2分压(pCO2air):一定温度下,CO2 气体单独存在且占有与大气相同体积时的压力。本产品大气CO2分压单位为μatm。大气CO2分压为干空气下二氧化碳摩尔数(xCO2)和海表大气压(SLP)与饱和水汽压(pCO2air):一定温度下,CO2 气体单独存在且占有与大气相同体积时的压力。本产品大气CO2分压单位为μatm。大气CO2分压为干空气下二氧化碳摩尔数(xCO2)和海表大气压(SLP)与饱和水汽压(pH2O)之差的乘积,干空气下二氧化碳摩尔数与海表大气压来自CarbonTracker的模型,版本为CT2019,饱和水汽压通过海表温度和盐度计算。

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数据命名

GML_MERGE_MERGE_YYYYMMDDTOYYYYMMDD_L3B_SCS_4KM_FCO2_XGB2021
GML_MERGE_MERGE_YYYYMMDDTOYYYYMMDD_L3B_ECS_4KM_FCO2_XGB2021
GML_MERGE_MERGE_YYYYMMDDTOYYYYMMDD_L3B_SCS_4KM_PCO2AIR_XGB2021
GML_MERGE_MERGE_YYYYMMDDTOYYYYMMDD_L3B_ECS_4KM_PCO2AIR_XGB2021
GML_MERGE_MERGE_YYYYMMDDTOYYYYMMDD_L3B_SCS_4KM_PCO2SW_XGB2021
GML_MERGE_MERGE_YYYYMMDDTOYYYYMMDD_L3B_ECS_4KM_PCO2SW_XGB2021
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数据集网址

该数据集可在科研数据库Zenodo开放下载使用(东海数据:https://zenodo.org/records/8042265南海数据:https://zenodo.org/records/7743187

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数据集引用

[1] Z. Song et al., "Construction of a High Spatiotemporal Resolution Dataset of Satellite-Derived pCO2 and Air–Sea CO2 Flux in the South China Sea (2003–2019)," in IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 61, pp. 1-15, 2023, Art no. 4207015, doi: 10.1109/TGRS.2023.3306389.
[2] S. Yu et al.,“Satellite-estimated air-sea CO2 fluxes in the Bohai Sea, Yellow Sea, and East China Sea: Patterns and variations during 2003–2019,” in Science of The Total Environment, vol 904,2023, 1166804 ,doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.166804.

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