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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:

  1. 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;
  2. 使用早期的自上而下的实验中没有的地表观测;
  3. 首次同化了来自亚洲多个大陆站点的连续CO2观测值;
  4. 包括额外的自由对流层CO2 观测值,以进一步约束估计值;
  5. 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-ESRLWDCGG(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)




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