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CO2 Time Series
 
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我们使用地面CO2观测值和CONTRAIL CO2航空测量值来检查优化模型模拟的准确性。图4a将模型化的CO2浓度与MNM(日本Minamitorishima; [24.29°N,153.98°E,8 m])的地面位置处的测量值进行了比较。地表CO2时间序列的比较表明,模拟的CO2浓度与2006-2010年期间的观测数据非常吻合。在CO2中观察到的振幅浓度再现良好,季节变化显示春季(3月至4月-5月)和秋季(9月-10月-11月)的准确时间,但冬季(12月-1月-2月)和夏季(6月-7月)-8月)的振幅有时较弱。CO2季节振幅的这种不匹配表明,我们估计的CO2表面通量没有捕获到夏季和冬季的陆地碳吸收和排放的峰值。先前的研究还发现这种季节性失配可能与大气传输有关,并且已经被确定为大多数反演的缺点。

图4b和图4c显示了夏季和冬季的残差分布(观察到的负值)直方图。在MNM,年平均偏差为0.15±0.87 ppm,相对较大的模型在夏季高估了0.51±0.93 ppm,在冬天的较小偏差为-0.05±0.89 ppm。当考虑所有位置时,模拟的摩尔分数与观察到的CO2时间序列和推断的混合比具有良好的一致性。通量的变化在我们的反演系统中处于指定的不确定性之内,这是进行良好通量估算的重要前提。

除了地表CO2之外,我们还检查了自由对流层中的模型性能。图4d显示了在2006-2010年期间在覆盖136-144°N,32-40°E,375-425 hPa的区域内对流层中的CO2测量值之间的比较。对流层中模拟的CO2浓度也与CONTRAIL测量值非常匹配。与表面CO2相似,我们发现了夏季和冬季的季节性不匹配(图4e和4f)。自由对流层中相对较小的模型偏差年平均值(负模型观测值)(-0.01±1.18 ppm)是夏季高估(0.35±1.2 ppm)而低估(-0.29±0.99 ppm)的综合结果) 在冬季。总体而言,表面和CONTRAIL观测的模型和测量之间的一致性非常好,并且与CarbonTracker系统中主要从北美和欧洲的连续站点获得以前已知的记录一致。最重要的是,残差和创新统计数据(未显示)表明,我们的反演通量为26,470 CO2 CTDAS中的观测(7,957个地面观测; 10,467个CONTRAIL观测)与模拟的水平和垂直传输在亚洲范围内高度一致。

图4.(a)观测到的CO2和模拟的时间序列;(b)残差的夏季直方图(残差=模拟值减去观测值);(c)2006-2010年NMN地面站点残差的冬季直方图。(d)观测到的CO2和模拟的时间序列;(e)残差的夏季直方图(残差=模拟减去观测值);(f)CONTRAIL CO2残留物的冬季直方图在2006年至2010年期间,该区域覆盖了136-144°N,32-40°E,375-425 hPa。3b,3c,3e和3f中的蓝色列显示了残差本身的直方图,蓝色文本中的蓝线和统计数据(分别表示平均值,标准差和观察到的数)是对残差的总结,这些残差被解释为正态分布。垂直尺度由观察数及其分组的紧密程度决定,直方图下的面积必须统一。




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