气体交换速率和时间平均尺度对海-气碳通量估计的影响.pdf

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1、第３５卷第４期海洋学报Vol畅３５，No畅４２０１３年７月ACTAOCEANOLOGICASINICAJuly２０１３Doi：１０畅３９６９／j．issn．０２５３‐４１９３畅２０１３畅０４畅００９宋朝阳，赵栋梁，张宇铭．气体交换速率和时间平均尺度对海‐气碳通量估计的影响［J］．海洋学报，２０１３，３５（４）：７２－７９．SongZhaoyang，ZhaoDongliang，ZhangYuming．Influenceofair‐seatransfervelocityandaveragetimescal

2、eontheestimationofair‐seaCO２flux［J］．ActaOceanologicaSinica（inChinese），２０１３，３５（４）：７２—７９．气体交换速率和时间平均尺度对海‐气碳通量估计的影响１１２宋朝阳，赵栋梁，张宇铭（１．中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室，山东青岛２６６１００；２畅国家海洋环境监测中心，辽宁大连１１６０２３）摘要：基于卫星资料建立的CCMP风场、ECMWF波浪和最新CO２分压数据，分别用４种以风速为单参数和２种包含海况影响的双参数气体交换速率公式

3、，估算了全球海‐气CO２通量，发现前者的结果比后者平均小３０％左右，从整体上看，与单参数公式相比，双参数公式使得海洋中CO２源和汇的强度均明显增强。在此基础上，讨论了时间平均尺度对海‐气CO２通量估计的影响，结果表明，标量平均法比矢量平均具有更好的稳定性，但依然使得短时间平均比长时间平均得到的CO２通量值要大，月平均与６h平均相比，单参数公式和双参数公式分别使海洋的净吸收量减少３３％和５％，说明双参数公式具有较好的稳定性。研究还发现，１９８８—２００９年间，全球平均风速有增大的趋势，２００６年前后出现

4、一个极大值，但相应的CO２年净通量基本保持稳定，甚至其绝对值有所减小、海洋的吸收能力减弱的倾向。关键词：气体交换速率；海‐气碳通量；时间平均尺度中图分类号：P７３２畅６文献标志码：A文章编号：０２５３‐４１９３（２０１３）０４‐００７２‐０８计算海‐气界面CO２通量通常采用下述块体公式1引言F＝ksΔPCO，（１）２大气当中CO２气体浓度的增长速率不仅取决于其中，k为气体交换速率，s为CO２在海水中的溶解大量化石燃料燃烧后的排放量，而且取决于海洋和陆度，ΔPCO为大气与海水的CO２分压差。随着观测技２

5、地对CO２的吸收量。据估计每年向大气中排放约（６术的不断进步，目前已经可以较为准确可靠地测定±１）GtC，可造成大气中CO２浓度每年上升２畅７×ΔPCO，CO２在海水中的溶解度可以根据成熟的经验２－６［１］［４］１０，根据夏威夷岛MaunaLoa监测站的观测结公式获得，而气体交换速率与海面附近的湍流强度－６［５—７］果，过去５０多年来，大气中CO２浓度由３１５×１０上密切相关（，人们对海‐气CO２交换的机制不甚清－６－６升到超过３９０×１０，年均增长幅度超过１畅５×１０。楚，提出的各种经验公式彼此差异

6、较大，给海‐气通量［８］作为大气CO２的一个主要汇，海洋在调节大气中CO２的估计造成了非常大的不确定性。关于气体交换［２—３］浓度方面起着至关重要的作用，因此，准确定量速率，大致分为两种观点，大部分研究者认为气体交的估计海‐气之间CO２交换，是理解海洋在全球碳循换速率可用海上风速进行参数化，给出单参数的气体［９—１３］环中的作用、预测未来气候变化的关键问题。交换速率公式。另一种观点认为海浪作为海‐气收稿日期：２０１２‐０５‐０７；修订日期：２０１２‐０９‐０１。基金项目：国家重点基础研究发展计划９７３

7、项目（２００９CB４２１２０１）；国家自然科学基金项目（４１０７６００７）。作者简介：宋朝阳（１９８７—），男，山东省青岛市人，博士研究生。E‐mail：zysong８７＠gmail．com４期宋朝阳等：气体交换速率和时间平均尺度对海‐气碳通量估计的影响３７界面最重要的物理现象，必然参与海‐气交换过程，除１畅５°，空间范围为９０°S～９０°N，０°～１８０°～０畅１５°W，在［１４—１５］风速外，还应该考虑海浪及其破碎的作用，提出计算中此数据同样插值到T６２Gaussian网格上。另［１６—１８］了所

8、谓双参数气体交换率公式。以上公式存在外，计算时所需的海表面温度和海表面盐度均使用［２４］非常大的差异，必然会对海‐气CO２通量估计产生Takahashi等所提供的气候态月平均数据。影响。目前所提出的气体交换速率公式很多，大多数是另一方面，计算海‐气CO２通量时，不同研究者会以风速为参数的单参数公式，认为气体交换的效率仅［１０］采用不同的时间平均尺度，即使同样的气体交换速取决于海面上风速的大小。Wanninkhof认为气体率，得到的结果差异会很大。利用在西