【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(guó)際研究的熱點(diǎn)。大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和相關(guān)研究表明， CO_2交換速度不僅與風(fēng)速有關(guān)，還與波浪、海-氣邊界層厚度、大氣層化等密切相關(guān)。本文從遙感角度，針對(duì)海-氣界面CO_2交換速度和通量的反演算法開(kāi)展研究，利用高度計(jì)、散射計(jì)等衛(wèi)星數(shù)據(jù)重點(diǎn)研究了CO_2交換速度和通量的現(xiàn)有計(jì)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(duì)CO_2交換速度和通量的影響，取得如下主要進(jìn)展： （1）提出了一個(gè)利用高度計(jì)數(shù)據(jù)反演空氣摩擦速度的新公式，并且利用26個(gè)不同的交換速度公式，使用高度計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)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(dǎo)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(jì)算得到經(jīng)過(guò)面積加權(quán)以及施密特?cái)?shù)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(gè)與Ku-波段后向散射截面、有效波高和風(fēng)速有關(guān)的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大范圍、長(zhǎng)時(shí)間序列交換速度的反演，同時(shí)考慮了風(fēng)速以及波浪狀態(tài)對(duì)交換速度的影響。計(jì)算了交換速度的全球分布以及季節(jié)變化，并進(jìn)行了比對(duì)和分析；計(jì)算了19年CO_2海-氣交換速度的變化趨勢(shì)，，有一個(gè)0.01cm h~(-1)每月的增速。計(jì)算得到經(jīng)過(guò)面積加權(quán)以及施密特?cái)?shù)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(guò)對(duì)CO_2交換速度公式的比較和分析，提出了一個(gè)利用高度計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算交換速度的新公式，該公式利用白帽覆蓋率來(lái)區(qū)分波浪破碎以及非破碎部分對(duì)交換速度的貢獻(xiàn)。計(jì)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(jì)算了17年CO_2海-氣交換速度和通量的變化趨勢(shì)，分別有0.725cm h~(-1)和0.0068PgC每年的增速。計(jì)算得到經(jīng)過(guò)面積加權(quán)以及施密特?cái)?shù)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(gè)利用ERS-2散射計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算交換速度的新方法，新方法同時(shí)考慮了風(fēng)速和波陡。波陡由ERS-2散射計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法獲得。文中給出的新公式與已有的風(fēng)速參數(shù)化公式一致性較好，已有風(fēng)速公式的變化可以用波陡的變化來(lái)反映，這反映了不同波浪場(chǎng)對(duì)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(jì)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(jīng)過(guò)面積加權(quán)以及施密特?cái)?shù)校正之后得到了全球平均交換速度為30cm h~(-1)，從大氣進(jìn)入海洋的凈通量為1.77PgC。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P732;P714

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2623512