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《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》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
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
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