中国碳同化系统

摘要

要点

通过将CONTRAIL（航空痕量气体综合观测网络）计划的航空CO2测量值引入基于CarbonTracker框架的2006-2010年反演建模系统中，我们提供了亚洲的最新碳通量估算值。

我们的工作是对以前的反演模型研究的补充：

提出了先前未显示的亚洲每周净生态系统交换的CO₂反演结果；
使用早期的自上而下的实验中没有的地表观测；
首次同化了来自亚洲多个大陆站点的连续CO2观测值；
包括额外的自由对流层CO2 观测值，以进一步约束估计值；
使用水平分辨率高于以前在亚洲进行的全球CO2数据同化研究的双向大气传输模型（请参见图1）。

Figure 1: TM5 global grid (3x2) with zoom over Asia (1x1)

估计CO2源和汇

我们估计，2006-2010年期间，亚洲陆地地表CO2的年平均总汇量约为-1.56 Pg C yr-1，这抵消了亚洲约四分之三的化石燃料排放量（+4.15 Pg C yr-1）。地球吸收估计值的不确定性来自一组敏感性测试，范围为-1.07至-1.80 Pg C yr-1，与±1.18 Pg C yr-1（1-sigma）的标准高斯误差相当。在森林中发现了最大的汇，主要是在针叶林（-0.64 Pg C yr-1）和混交林（-0.14 Pg C yr-1）中；第二个和第三个大型碳汇分别是草/灌木地和农作物地，分别占-0.44 Pg C yr-1和-0.20 Pg C yr-1。

大气二氧化碳观测

对亚洲的两组大气CO2观测数据进行了同化：

在2006-2010年期间发布的地面CO2观测值由NOAA-ESRL和WDCGG(World Data Centre for Greenhouse Gases)（见图2a）。我们感谢许多独立的项目负责人提供此表面集中的各个时间序列，我们对此深表感谢。
对于自由对流层CO2观测，我们使用从CONTRAIL项目获得的2006-2010年航空测量数据（见图2b）。

我们使用CONTRAIL程序中的自由对流层连续飞机测量值来约束倒置的CO2通量。注意，平流层的CONTRAIL CO2数据不包括在CTDAS中，因为平流层的观测具有季节性相移，并且其较小的幅度难以与对流层的数据相提并论。图2b显示了CONTRAIL航空测量结果的摘要。CONTRAIL航空数据是以NIES 09 CO2为尺度，比WMO-X2007 CO2尺度低约0.07 ppm（约360 ppm），且范围在380至400 ppm之间。因此，CONTRAIL CO2数据集与地表数据具有很好的可比性。我们根据Niwa等人的方法（2012年）将数据从上升和下降剖面分为4个垂直bin（575-625、465-525、375-425、225-275 hPa），从水平巡航分为一个垂直bin（225-275 hPa）。我们还将CONTRAIL数据分为42个水平bin /区域（图2b），总计65个bin与水平和垂直bin /区域相对应。在每天平均对每个65个区域/垂直箱的CONTRAIL测量值进行平均之前，我们对飞机数据进行预处理，以通过使用潜在涡度（PV）> 2 PVU（1 PVU = 10-6 m2 s-1 K kg-1）的阈值数据滤除平流层CO2来获得自由对流层CO2值，其中PV是根据TM5（ECMWF温度，压力和风场）计算得出的。在2006年1月至2010年12月期间，从上升，下降的垂直剖面和在625 hPa以下的机场上的水平巡航中获得的亚洲地区总计10,467架CO2飞机观测数据已用于我们的反演中。

图2.（a）亚洲表面观测点的地图，以及奥尔森等人的生态区域类型的地图（1985年），该研究中使用了19种土地覆盖类别。图2a是来自NOAA-ESRL，CSIRO和WDCGG网络的全球地面观测站点地图；（b）亚洲CONTRAIL CO2观测图以及42个水平区域。红色矩形代表覆盖机场上空数据的9个区域（包括575-625、475-525、375-425、225-275 hPa的4个垂直bin），蓝色矩形表示覆盖数据的其他33个区域巡航数据（在225-275 hPa时包含1个bin）。

CarbonTracker Europe是瓦格宁根大学贡献的综合碳观测系统（ICOS）