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厘清海表pCO2网格化数据的不确定性来源

2015-01-04

海-气CO2通量估算是定量评估海洋碳收支及其源汇格局时空变化的重要环节。通常,海-气CO2通量估算是基于海表CO2分压差(pCO2,即表层海水CO2分压(pCO2sw)与大气CO2分压(pCO2air)之差)的测定。由于大气pCO2相对均一恒定,因此海表pCO2的准确测定则成为海-气CO2通量估算的决定性因素。一般计算中的海表pCO2数据是基于现场走航观测数据的网格化处理。其不确定性通常来自于三个方面:(1)pCO2本身的仪器测定误差(analytical error, Em);(2)由于pCO2在海表的不均一分布产生的空间变异性(spatial variance, s2);(3)由于走航采样空间覆盖率不足,以及采样站位并非均匀分布,由采样不足产生的偏差(bias resulted from under sampling, u2)。 基于遥感与现场观测数据,王桂芝等研究人员成功地建立了定量估算海表pCO2网格化数据三种不确定性的方法。并将上述方法应用于2009年8月夏季航次东海段走航pCO2数据。结果显示,pCO2仪器测定误差(Em)在0.1 – 2.2 atm之间,仅占总不确定性的1%。空间变异性(s)在3.2 – 77.8 atm之间,约占总不确定性的95%,其变化则从近岸向外海递减,最大值出现在长江口外附近,而最小值则位于东海外陆架区域。采样不足造成的偏差(u)与s变化趋势相同,最大值10.2 atm,位于长江口外,最小值0.3 atm,位于东海外陆架区域,其约占总不确定性的4%。 简言之,利用这一方法,本研究组已成功地厘清了海表pCO2网格化数据的三个不确定性来源并进行了定量估算,由pCO2在海表的不均一分布产生的空间变异性是产生不确定性的最主要因素。该方法对于准确估算海-气CO2通量,进而评估海洋碳收支及其源汇格局的时空变化具有十分重要的意义。本成果发表在Journal of Geophysical research, 119, 5181-5189 (2014)。