南海夏季海表pco_%2c2_及海-气二氧化碳通量遥感研究

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1、厦门大学硕士学位论文南海夏季海表pCO<,2>及海-气二氧化碳通量遥感研究姓名：朱钰申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：商少凌20080801摘要准确定量海一气C02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，尤其在各种海洋学要素时空变化剧烈的边缘海。现场实测海表pC02是估算海．气二氧化碳的主要手段，显然这种方法在时空尺度上具有一定局限性。本研究尝试针对中国南海的夏季时段，发展应用卫星遥感参数间接估算夏季二氧化碳海．气通量的方法。首先利用2004年夏季南海北部现场走航数

2、据，根据海表pC02与SST和Chla的相关性，分别得出两种海表pC02的经验算法：SST单参数算法和SST、Chla双参数算法。将遥感SST和Chla数据代入算法反演出夏季南海北部pC02分布，并由2000年夏季航次的实测数据对计算结果进行验证。验证结果表明，双参数的遥感算法优于单参数遥感算法，两种算法的结果与实测值的RMS分别为25．1patm(单参数算法)和4．6l』atm(双参数算法)。根据双参数算法计算夏季南海北部海区海表pC02分布，1998年夏季由于厄尔尼诺事件导致的南海高温现象使得该年夏季海表

3、pC02值高于其他年份，pC02的平均值为413．8patm，而其他年份夏季pC02值变化不大，平均值维持在400～405patm左右。由该海区夏季海表pC02的空间分布来看，近海海表pC02值普遍低于外海，北部湾内海区的海表pC02值也较湾外低，大多在380#atm左右。进一步结合QuikSCAT卫星风场数据对该海区二氧化碳海．气通量分布进行估算，结果表明，受海表pC02分布和风场分布共同控制，夏季南海北部C02通量分布呈现东部高于西部、海盆中央高于陆架区的格局。中国、越南近海以及南海北部湾区域的C02通量

4、与南海东南部海区C02通量相对较小，约3．5mmolC02ITI。2dayl左右，南海东南部较高(7-----'9mmolC02m之dayl)。夏季南海北部是大气的碳源，2000—2005年期问，其碳源作用大致呈现逐年减弱的趋势。上升流是南海普遍存在的现象。当上升流发生时，由于水团混合及生物响应，局部海区海表pC02呈现复杂变化。根据2007年夏季在南海中部越南以东海区观测到的上升流现象，利用现场实测数据，我们建立上升流海区海表pC02的遥感算法，经过独立数据检验，该算法具有较好的精度，RMS值为11．3pa

5、tm，基本上能够反映上升流的物理混合作用对海表碳酸盐体系的影响。结合卫星风场数摘要据对八月的南海(105--'120。E。10--150N)二氧化碳海-气通量进行估算，上升流事件对上升流海区碳通量的贡献约为24．6％，对整个研究海域碳通量的贡献约为1．2％。关键词：南海：碳通量；卫星遥感AbstractDeterminingtheair-seaC02fluxisessentialinstudyingtheglobalcarboncyclingandtheclimatechange．Uptodate，theai

6、r-seaC02fluxesareprimarilyestimatedbyshipboardmeasurementsoftheairandseasurfacepC02onresearchcruises，whichobviouslyhavelimitationsofspatialandtemporalcoverage．Anempiricalapproachispresentedfortheestimationofpartialpressureofcarbondioxide(pC02)andair-seaC02f

7、luxesinthenorthernSouthChinaSea(SCS)insummerusingsatellite—derivedseasurfacetemperature(SST)。chlorophyll-a(Chla)concentration，andwindfield．Twoalgorithmswereattempted．ThefirstoneusedanSSTdependentequation，andtheotherhavingChlaintroduced．Regressionequationswe

8、redevelopedforsummerbasedon／ns#udataobtainedinJuly，2004．UsingthemonthlyaverageSSTandChlafieldsderivedrespectivelyfromtheAVHRR(AdvancedVeryHighResolutionRadiometer)andSeaWiFS(Sea—viewingWideFieldofViewS