【摘要】：海-氣CO_2通量是全球氣候變化的重要控制因子之一，也是目前國際研究的熱點。大量的現(xiàn)場實測和相關研究表明， CO_2交換速度不僅與風速有關，還與波浪、海-氣邊界層厚度、大氣層化等密切相關。本文從遙感角度，針對海-氣界面CO_2交換速度和通量的反演算法開展研究，利用高度計、散射計等衛(wèi)星數據重點研究了CO_2交換速度和通量的現(xiàn)有計算方法的不確定性，以及波浪破碎、非破碎和波陡等不同因子對CO_2交換速度和通量的影響，取得如下主要進展： （1）提出了一個利用高度計數據反演空氣摩擦速度的新公式，并且利用26個不同的交換速度公式，使用高度計數據，計算了2000年的CO_2交換速度以及通量的不確定性。發(fā)現(xiàn)由于交換速度公式的不同導致了估算全球CO_2交換速度以及通量非常大的不確定性。全球月平均交換速度之間的最大差異為27.70cm h~(-1)，通量為6.24PgCyear~(-1)，4°緯度帶平均的CO_2交換速度的最大差異是70.37cm h~(-1)，通量是0.58PgCyear~(-1)。計算得到經過面積加權以及施密特數校正之后的2000年全球平均交換速度是27.33±9.75cm h~(-1)，通量是2.77±1.02PgCyear~(-1)。 （2）使用一個與Ku-波段后向散射截面、有效波高和風速有關的函數，實現(xiàn)了對大范圍、長時間序列交換速度的反演，同時考慮了風速以及波浪狀態(tài)對交換速度的影響。計算了交換速度的全球分布以及季節(jié)變化，并進行了比對和分析；計算了19年CO_2海-氣交換速度的變化趨勢，，有一個0.01cm h~(-1)每月的增速。計算得到經過面積加權以及施密特數校正之后的19年平均全球平均交換速度是36.14±1.62cm h~(-1)。 （3）通過對CO_2交換速度公式的比較和分析，提出了一個利用高度計數據計算交換速度的新公式，該公式利用白帽覆蓋率來區(qū)分波浪破碎以及非破碎部分對交換速度的貢獻。計算和分析了交換速度和通量的全球分布以及季節(jié)分布。計算了17年CO_2海-氣交換速度和通量的變化趨勢，分別有0.725cm h~(-1)和0.0068PgC每年的增速。計算得到經過面積加權以及施密特數校正之后的17年平均全球平均交換速度為21.26cm h~(-1)，通量為每年2.58PgC。 （4）提出了一個利用ERS-2散射計數據計算交換速度的新方法，新方法同時考慮了風速和波陡。波陡由ERS-2散射計數據通過神經網絡方法獲得。文中給出的新公式與已有的風速參數化公式一致性較好，已有風速公式的變化可以用波陡的變化來反映，這反映了不同波浪場對交換速度以及通量的影響，該模型解釋了不確定性的部分原因。計算了交換速度和通量的全球分布以及季節(jié)分布并且分析了他們的分布規(guī)律。經過面積加權以及施密特數校正之后得到了全球平均交換速度為30cm h~(-1)，從大氣進入海洋的凈通量為1.77PgC。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（海洋研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：P732;P714

【參考文獻】

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