碳循环研究内容
碳循环遥感主要研究内容和科学问题
自工业革命以来，人类活动引起的二氧化碳（CO2）等温室气体排放已经对全球气候、生态安全和人类社会经济发展造成了显著影响。厘清全球碳循环过程中主要碳储量和通量的格局和变率、阐明碳循环动态变化的过程和机制、提出未来碳-气候-人类系统变化和碳管理策略，是全球碳计划（GCP）科学框架的三大主题(GCP, 2003)，即监测（量化）、理解（归因）和管理（预测）。其中，监测/量化是最基础和核心的科学问题。海洋是全球最大的活跃碳储库，在调控地球生态系统及全球气候变化中起关键作用，蓝色碳汇亦已成为国际社会关注的焦点。由于缺乏足够时空分辨率的观测数据，目前基于实测的海洋碳汇估算结果仍存在很大的不确定性和挑战。卫星遥感实时、大范围、长时序稳定的观测数据，在海洋碳通量和储量监测评估及海洋碳循环研究中具有极大的优势，也是推动海洋碳循环水色遥感应用发展的源动力。
碳循环是地球生态系统的核心，它是指碳元素在大气（主要以CO2的形式）、海洋（表层水域、中层水域、深层水域及海洋沉积物）、陆地生态系统（植被、凋落物和土壤）、河流和入海口以及矿物燃料等不同碳库之间的迁移和转换（GCP，2003）。海水中碳存在的基本形式可分为有机碳和无机碳两类，即：颗粒有机碳（POC）、溶解有机碳（DOC）、颗粒无机碳（PIC）、溶解无机碳（DIC）以及海水CO2分压（pCO2）。从浮游植物固碳的角度，海洋碳循环相关的参数还包括浮游植物吸光能力（传统上用叶绿素浓度表征）、初级生产力，以及浮游植物功能类群的粒径大小、浮游植物碳库含量、碳和叶绿素比（C:chla）等。有机碳库储量通常包括，某一深度水柱积分的POC和DOC总量或浮游植物碳库总量。从不同界面层的碳通量来说，包括海-气界面碳通量、POC向下输出通量、陆源入海碳通量、有机碳侧向输运通量等。
近年来，借助多学科交叉研究，通过对海洋生物地球化学过程及碳循环调控机理进行解析和量化，研究人员在海洋碳循环遥感这一新兴领域取得了不少创新成果，并逐渐形成体系，也充分体现了卫星遥感在海洋碳循环研究的优势。相对于传统海洋碳循环研究，基于遥感的海洋碳循环研究关键科学问题更关注于：（1）在不断变化的海洋碳系统中，各界面碳通量及内部碳储量的遥感反演机理；（2）碳参数的控制机制及量化方法、时空分布格局和演变对全球变化的响应，减少碳通量和储量估算的不确定性。
