《基於現場觀測和海洋遙感的氣體交換速率研究》是依託中國海洋大學，由趙棟樑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於現場觀測和海洋遙感的氣體交換速率研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙棟樑
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
為準確估計海洋對大氣CO2等溫室氣體的淨吸收量，計算海-氣界面CO2通量，準確給出氣體交換速率顯得非常重要。氣體交換速率與海面附近的湍流強度密切相關，而湍流受到海上風、波浪、降雨和海流等環境因素影響，為了簡便，傳統上用風速來刻畫氣體交換速率，不同作者的結果差異很大，給通量估計帶來很大的不確定性；用均方波陡刻畫氣體交換速率僅適用於低中風速情形，且不同作者之間存在明顯差異；用湍動能耗散率和風海雷諾數刻畫氣體交換速率，其參數本身難以確定。基於現場觀測、海洋遙感資料和理論分析，本項目試圖建立氣體交換速率與風速和波浪參數之間的關係，討論氣體交換速率與衛星高度計後向散射截面之間的關係，在此基礎上，利用已有的CO2分壓數據，探討不同氣體交換速率對中國近海CO2通量估計的影響，闡明中國近海的CO2源匯格局，為中國氣候外交談判和氣候變化預測模型提供依據。
結題摘要
為了探討海-氣界面氣體交換速率與海洋環境要素之間的關係，提出新的氣體交換速率參數化公式，我們在南海海上綜合觀測平台開展了南海通量平台觀測（FOPSCS: Flux Observation at Platform in South China Sea）”，獲取了大約2年的關於海-氣界面動量、熱量、水汽和氣體通量連續觀測數據，以及相應的水下湍流、波浪和海流和海溫等數據。基於FOPSCS數據，利用渦相關法得到的CO2通量絕對值比傳統塊體法大1~2個量級，目前的修正方法無法解釋兩者的差異問題；基於觀測資料和海面風應力拖曳係數公式，給出了氣體交換速率和表征波浪及其破碎的湍流雷諾數之間的關係，可進一步簡化為氣體交換速率與風速和波高乘積的關係；研究了湍動能耗散率於深度和風速的關係，基於小渦模型，提出了一個以空氣摩擦速度和白浪覆蓋率為參數的氣體交換速率模型，氣體交換速率隨風浪成長而增大；利用外海觀測數據和海浪數值模式，給出了波浪能量耗散率與氣體交換速率之間的關係，給出估算氣體交換速率的新途徑；探討了不同氣體交換速率對全球和中國近海CO2通量估計的影響，指出時間尺度越長，氣體通量估算值會減小，南海於2007年前後由大氣CO2的弱源轉換為弱匯。該研究成果對氣體交換速率的參數化和海-氣界面氣體通量的估算具有重要的參考價值。
