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海-气界面CO2通量的估算对于碳的生物地球化学循环和全球气候变化等研究具有重要的意义,利用遥感手段是进行全球尺度海表面碳通量估算的唯一手段,但是由于不确定性的存在限制了海-气界面CO2通量遥感估算产品在决策应用上的可靠性。本文通过建立海-气界面CO2通量直接控制参量(气体交换速率k、海表面CO2溶解度S和海表面CO2分压pCO2sw)误差结构图,以通量估算的主要影响因子—海表温度（SST）为例,建立了SST在通量计算中的误差传递流程图,并采用Monte Carlo方法模拟了SST误差在通量计算中的传递规律和对最终误差的贡献。结果表明在遥感SST误差为0.5℃并为正态分布的假设下,误差在k、S计算中的传递为指数分布和近似指数分布,而在pCO2sw模型计算中为正态分布,最终在通量FCO2中的传递为指数分布;在大气CO2分压为固定值370μatm的情况下,SST对最终的通量结果带来的误差为1.2mmol?m-2?day-1左右。本文以SST为例,提供了一种通量计算中遥感参数误差传递和贡献的计算方法,可以为其他遥感获取的参量提供分析依据和参考。 相似文献
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《海洋技术学报》2023,(3)
海水表面温度是研究气候变化的重要参数,具有重要研究意义。为了选出适用于近海海域的最优温度反演算法,本文基于Landsat8卫星遥感数据,以北部湾海域为研究区,对比分析了包括辐射方程传输法（RTM）、单窗算法（MW）、单通道算法（SC）、线性劈窗算法（SW1）和非线性劈窗算法（SW2）在内的海表温度反演算法的反演精度并进行了敏感性分析。同时本文利用劈窗协方差−方差比值法（SWCVR）来反演大气水汽含量数据,减少了温度反演过程中对外部数据的依赖,研究结果表明：（1）基于Landsat8 TIRS数据的SWCVR法进行大气水汽含量反演的效果较好,误差约在0.5 g/cm2;（2）与实测海温数据相比SW2与SC算法精度较高,误差约为0.6 K;RTM与SW1算法次之,误差约为1.6 K与1.9 K;MW算法精度较低,误差约为2.5 K;（3）与AVHRR SST产品进行相比两种劈窗算法的精度较高,误差约为1 K和1.3 K,SC算法精度较劈窗算法略低,误差约为1.4 K左右,RTM与MW算法精度较低,误差约为2 K与3 K;（4）SW2算法对参数的敏感性最低,其次是SC算法、SW1算法与MW算法,RTM算法的敏感性最高。 相似文献
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南海北部水体叶绿素a浓度反演的生物光学模型 总被引：2，自引：0，他引：2
利用2003年至2005年秋季在南海多个航次的现场观测数据,研究了南海北部海区遥感反射率的变化,并分析了用于全球海洋叶绿素a浓度反演的OC2和OC4模型在本海区的适用性。结果表明,在南海北部海域,OC2和OC4模型高估了叶绿素a浓度,高估范围一般约在80%—200%之间,其中最高可达640%,即OC2和OC4模型并不适用于南海海域。在此基础上,根据现场实测的表观光学数据,利用遥感反射率比值(Rrs(433)/Rrs(555))与叶绿素a浓度的关系建立了两套能够精确反演南海北部海域叶绿素a浓度的本地化经验算法———算法1和算法2,并利用其对南海北部海域的叶绿素a浓度进行反演。结果表明,由本地化模型反演得到的叶绿素a浓度与实测的叶绿素a浓度具有较好的相关关系,其平均相对偏差分别为51%和53%,相关系数为0.75。 相似文献
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海-气界面CO2通量的估算对于碳的生物地球化学循环和全球气候变化等研究具有重要的意义,利用遥感手段是进行全球尺度海表面碳通量估算的唯一手段,但是由于不确定性的存在限制了海-气界面CO2通量遥感估算产品在决策应用上的可靠性。本文通过建立海-气界面CO2通量直接控制参量(气体交换速率k、海表面CO2溶解度S和海表面CO2分压pCO2sw)误差结构图,以通量估算的主要影响因子——海表温度(SST)为例,建立了SST在通量计算中的误差传递流程图,并采用Monte Carlo方法模拟了SST误差在通量计算中的传递规律和对最终误差的贡献。结果表明在遥感SST误差为±0.5°C并为正态分布的假设下,误差在k、S计算中的传递为指数分布和近似指数分布,而在pCO2sw模型计算中为正态分布,最终在通量FC O中的传递为指数分布;在大气CO22分压为固定值370μatm的情况下,SST对最终的通量结果带来的误差为±1.2mmol/(m2·d)左右。本文以SST为例,提供了一种通量计算中遥感参数误差传递和贡献的计算方法,可以为其它遥感获取的参量提供分析依据和参考。 相似文献
5.
利用中国2008年9月发射的自主 HJ-1B 卫星热红外遥感影像数据,基于实测数据对已有海表温度反演的单窗算法进行了改进与简化,重新订正了大气透射率和大气平均作用温度估算方程,建立了基于实测数据验证的 HJ-1B 卫星海表温度定量反演业务化算法.将本算法与段四波等的改进算法用于实验海区海表温度的反演,反演结果与卫星同步实测海温数据的对比表明:本研究算法反演结果与现场同步实测海表温度平均误差约为0.76,℃段四波等改进算法反演结果平均误差约为1.09℃.本算法为 HJ-1B 卫星海表温度产品的业务化应用提供了便捷可行的方案 相似文献
6.
基于两种半分析算法的水体吸收系数反演 总被引：1，自引：0，他引：1
本文基于42组不同年份不同季节获得的遥感反射率、水体各组分吸收系数的实测数据，对QAA（Quasi-Analytical Algorithm）和GSM（Garver-Siegel-Maritorena）算法在寡营养的南海和富营养的福建沿岸两种不同类型水体的吸收系数反演进行了检验。以水样测量值为参考，两种算法在本研究水体中的反演成效与他人在其它水域的研究结果相当。QAA算法在南海的反演成效高于福建沿岸水体。对于443 nm的总吸收系数（a443 ），南海的对数均方根误差（RMSE ）为0.046，平均相对误差为7.9%，对数平均偏差为0；福建沿岸水体的对数均方根误差（RMSE ）为0.194，平均相对误差为30.6%，对数平均偏差为-0.167 。GSM算法在两类水体的反演成效类似，A443 之RMSE和平均相对误差，南海分别为0.161和27.7%，福建沿岸分别为0.149和32.1%，但从A443的对数平均偏差值看，其在南海反演值低于实测值（对数平均偏差为-0.142 ），在福建沿岸则略呈高于实测值（对数平均偏差为0.016）。两种算法中的部分经验参数与实测值之间的差异是产生反演误差的主要原因，为了提高反演精度，对算法中经验参数的更进一步区域化调整可能是必要的。 相似文献
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黄海呈现独有的地形条件,且该海域的潮波运动独具特征。本文利用静止海洋水色成像仪（Geostationary Ocean Color Imager,GOCI）遥感反演和俄勒冈州立大学（Oregon State University,OSU）潮流模式分别获取了黄海海域的海表流场,基于该海域独特的潮波系统提出并识别潮波干涉区,进而对GOCI反演的流场做潮流提取,并对两种潮流数据作分区可用性评价,通过实测的漂流浮标数据验证评估。结果表明:利用GOCI反演和OSU潮流模式获取的海表流场具有一定程度的可靠性,GOCI反演的海表流场的流速平均相对大小误差值为0.77,OSU潮流模式获取的海表流场流速平均相对大小误差值为0.49;在靠近潮波干涉区的黄海中部海域,GOCI潮流数据与实测数据在方向上的一致性要优于OSU潮流数据,两者平均角度误差值分别为48.45°和63.10°;在远离潮波干涉区的黄海近岸海域,OSU潮流数据与实测数据在速度大小和方向上的一致性要优于GOCI潮流数据。 相似文献
8.
海表二氧化碳分压(pCO2)是指海洋表层水和大气之间的二氧化碳(CO2)交换处于动态平衡时CO2的含量, 是描述海-气CO2交换的一个主要因子。本文利用2008—2014年覆盖南海大部分海域的海表pCO2观测资料, 结合现场海表温度和海表盐度以及卫星观测的叶绿素a数据, 构建了基于多元线性回归方法的分区域反演模型。模型在水深浅于30m的区域均方根误差为5.3μatm, 其余海区均方根误差为10.8μatm, 与前人基于个别航次的有限区域反演结果的均方根误差相当。利用该模型公式和HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)再分析海表温、盐数据及MODIS-Aqua卫星观测的叶绿素a数据进行反演, 得到了时空分辨率为5'×5'的2004—2016年的逐月南海海表pCO2数据。该数据能较好地反映南海海表pCO2在海表温度影响下, 春夏高、秋冬低的季节变化特征, 与前人基于航次观测的研究结果相似, 表明反演模型具有较高的可信度。进一步分析发现, 南海及邻近海域平均海表pCO2具有显著的准十年振荡特征: 2012年附近出现了极小值, 之前表现为降低的趋势, 之后略有升高的趋势。受海表pCO2的影响, 南海海盆平均海-气CO2通量在2012年之前出现了显著降低的趋势, 表明南海释放到大气中的CO2减少, 并在2007年之后的冬季出现了负值(从碳源变为碳汇), 2012年之后变化较为平缓。热带太平洋年代际振荡引起的南海区域海表盐度变化是造成海表pCO2及海-气CO2通量准十年变化的主要原因。分区分析的结果表明, 南海北部海表pCO2变化最为显著, 在南海海表pCO2的季节和准十年变化中都起到非常重要的作用。 相似文献
9.
近海海湾受人类活动及自然变化影响大,海水碳源汇格局变化影响机制极其复杂。由于海湾空间尺度小,需要使用宽波段的高空间分辨率卫星遥感对海-气CO2通量进行监测评估。相对于传统公里级的水色卫星资料,海-气CO2通量定量估算的关键参数——海表CO2分压(sea surface partial pressure of CO2,pCO2)遥感反演在小尺度海湾具有极大的挑战性。该文以秋季象山港为例,利用走航观测pCO2数据及近5年哨兵2号(Sentinel-2)卫星影像,采用支持向量机(support vector machine, SVM)机器学习的方法,基于Sentinel-2遥感反射率及其比值,建立了海表pCO2的遥感反演算法。算法验证结果显示决定系数为0.92,均方根误差为23.23μatm,遥感反演结果与实测值具有较高一致性。在此基础上,制作了2017—2021年秋季(9—11月)象山港海表pCO2遥感产品,结果表明... 相似文献
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通过卫星遥感获取的海表温度（SST）产品已经成为海洋和大气研究中的重要数据源,我国海洋水色遥感卫星（HY1C和HY1D）的海洋水色水温扫描仪（COCTS）具有两个热红外通道,可反演全球SST遥感产品。对比Terra和Aqua卫星的中分辨率成像光谱仪（MODIS）的SST产品,分析COCTS海表温度产品对MODIS相应产品的可替代性。比较了两种卫星的全球SST单日和月平均融合产品的图像空间结构,分析了匹配像元SST值的离散度,统计了HY1C/1D的误差结果,讨论了HY1C与HY1D产品的一致性、不同质量控制方案对SST产品影响以及遥感产品质量对昼夜SST变化研究影响等问题。结果表明,以2020年6月SST(Terra)为真值,HY1C白天SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数分别为0.04℃、0.60℃、0.78℃和0.98,夜晚SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数分别为-0.16℃、0.78℃、0.95℃和0.86。以2020年6月SST(Aqua)为真值,HY1D白天SST的单日全球遥感产品的平均偏差、绝对偏差、均方根误差和相... 相似文献
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1 INTRoDUcTIONThe study results from Nov. 1986 to Aug. 1990 in sea area (ll5"E - 165"E, 20"N -l0"S) during TOGA experiments, indicated that there were outstanding responses of differenceof partial pressure of CO, between sea and air (APCO,) and total dissolved concentrationof CO, (TCO,) to El Nino and La Nina in NW region of the Western Tropical Pacific,including the cruise lines from ll4ofy 22"N to l30"E, l8"N and that from l8"N to 8"N,along l30"E. The characteristics of dis… 相似文献
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In order to investigate the relationships between the change of TCO2, △PCO2 and SST, current, upwelling and biological activities during El Nin(～)o event in the subtropical Pacific, the responses of TCO2 and △PCO2 in surface water in the subtropical Pacific during El Nin(～)o and La Nina have been simulated using a three-dimension carbon cycle model with biota pump. The results of numerical simulations show that TCO2 in sea water increases with reducing of SST during mature phase of El Nin(～)o in the subtropical West Pacific . At the same period , the Kuroshio in this region was weakened , the zonal currents were divergence , the upwelling carried the water with high concentrations of CO2 to the sea surface , so both of TCO2 and △PCO2 in surface water were increased . But TCO2 and △pCO2 were decreased during La Nina period. These simulated results confirmed the observations in 1982/1983 , 1986/1987 ,1991/1995 and 1997/1998 El Nin(～)o events . 相似文献
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厘清河口-陆架连续体的碳源/汇机制是认识海洋在“碳中和”中作用的重要基础。本研究基于2017年春季长江口-东海的走航CO2分压(pCO2)及温、盐等资料,分区域阐述春季长江口-东海连续体pCO2的空间分布格局,半定量解析水团分配、有机质生产及降解等过程对pCO2的控制作用。结果表明：水团来源是决定春季长江口-东海连续体pCO2分布及碳源/汇格局的主要因素,而有机质生产或者降解可强烈影响长江口-东海连续体碳源/汇格局。春季长江口门及浙江沿岸受长江径流影响而具有较高的pCO2,碳源强度可达5.36mmol·m-2·d-1;研究区域北部和东部分别受冲淡水及黑潮表层水的影响,表现为大气碳汇,北部碳汇强度为-15.44mmol·m-2·d-1。2017年春季研究区域平均碳通量为-6.73mmol·m-2·d-1。端元混合模型结果表明陆源有机质降解导致河口pCO2增加了约200μatm,促使春季河口由大气CO2的弱汇转变为碳源;陆架区域在仅考虑水团分配下同样为碳汇,而藻华过程进一步降低了pCO2(下降144μatm),增强了其碳汇能力。 相似文献
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Atmospheric CO_2 is one of key parameters to estimate air-sea CO_2 flux. The Orbiting Carbon Observatory-2(OCO-2) satellite has observed the column-averaged dry-air mole fractions of global atmospheric carbon dioxide(XCO_2)since 2014. In this study, the OCO-2 XCO_2 products were compared between in-situ data from the Total Carbon Column Network(TCCON) and Global Monitoring Division(GMD), and modeling data from CarbonTracker2019 over global ocean and land. Results showed that the OCO-2 XCO_2 data are consistent with the TCCON and GMD in situ XCO_2 data, with mean absolute biases of 0.25×10-6 and 0.67×10-6, respectively. Moreover, the OCO-2 XCO_2 data are also consistent with the CarbonTracker2019 modeling XCO_2 data, with mean absolute biases of 0.78×10-6 over ocean and 1.02×10-6 over land. The results indicated the high accuracy of the OCO-2 XCO_2 product over global ocean which could be applied to estimate the air-sea CO_2 flux. 相似文献
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A basinwide ocean general circulation model of the North Pacific is used to identify which location is more efficient for ocean CO2 sequestration in the North Pacific. Four injection depths at each one of fifteen locations are chosen. In terms of effectiveness index (EI) and escape factor (EF), it is clear that the effectiveness increases with increasing latitude at the end of the 50 a injection period. Sitebysite differences in the EI can be over 9% for the 1 000 m injection depth in the western North Pacific at the end of 50 a of continuous injection. The difference is much larger for the 500 m injection. The difference decreases with increasing injection depth. However, the sitebysite difference is small for the injection in the eastern North Pacific. The sequestration is more efficient for the injection in the east than in the west. For the 500 m injection depth, the difference in effectiveness between the west and the east is over 10% at the end of 50 a injection period. The largest concentration of sequestered CO2 increases with increasing injection depth. For the injection in both the western and central North Pacific, the largest exchange flux always appears to be at about 42°N, 150°E, whereas for the injection in the eastern area the large flux appears to be in the equatorial region (120°W). 相似文献
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James R. Christian Ragu Murtugudde 《Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography》2003,50(22-26):2947
A three-dimensional ocean biogeochemical model of the tropical Atlantic Ocean was run for more than half a century (1949–2000) in order to characterize the ocean biogeochemical response to variable forcing over this period. The seasonal cycle in the equatorial upwelling zone agrees reasonably well with observations and other published simulations but underestimates phytoplankton biomass under strong upwelling conditions. Away from the equator, modelled nutrient flux and biological production are maximal in each hemisphere's winter season, and appear to be proximately forced by evaporative cooling and wind stirring rather than by Ekman upwelling. The fraction of the total variance associated with the seasonal cycle is considerably smaller for modelled biogeochemical fields than for sea-surface temperature over this long simulation, and much of the biogeochemical variance is associated with interdecadal changes. The model results suggest that the tropical Atlantic became more productive following the Pacific climate shift of 1976 and remained so until about 1989. Summer surface nitrate concentrations during the 1990s were lower than those in the 1980s. The relationship between the equatorial and off-equatorial regimes may have changed following the 1976 event, with equatorial variability dominating the basin-wide variance patterns after 1976. 相似文献
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秋季东海和南黄海表层海水CO_2体系各参数分布及海-气界面通量 总被引：1，自引：0，他引：1
根据2007年11月在东海和南黄海海域表层海水测得的TCO2和TA数据,计算了表层海水pCO2,结合现场环境对表层海水CO2体系各参数的分布进行了讨论,探讨了pCO2与海水温度及叶绿素的相关性,利用Wanninkhof(1992)提出的通量模式并采用加权平均法估算了整个调查海域的海-气CO2的净通量。结果表明:观测海域表层海水CO2系统各参量的分布呈明显的不均匀性,在水团的混合处往往是各参量的高值或低值中心。由相关性分析可知,pCO2的分布主要受海水温度的影响,生物活动的影响较弱。受秋季较大风速的影响,调查海域表现为强的CO2源,秋季可向大气释放CO2约为556×104tC。 相似文献
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On the basis of data collected in the Jiaozhou Bay in June and July 2003, the DIC distribution in seawater is studied,and an average air-sea flux of CO2 is estimated. The results show that the content of DIC inside the bay is markedly higher than outside the bay in June, but the content of DIC outside the bay is markedly higher than inside the bay in July. The trend of DIC distribution inside the bay is similar, viz. the content is the maximum in the northeast, then decreases gradually toward the west, and the content is the minimum in the west. The total trend of vertical distribution is to increase gradually from surface to bottom. This characteristic of DIC distribution is determined by Jiaozhou Bay hydrology and there is a close relation between DIC and particulate N,P. Average CO2 flux across the source for atmospheric CO2 in June and July, and the total CO2 flux from seawater into atmosphere is about 740 t in June and 969 t in July. 相似文献
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Formulas for the evaluation of temperature and humidity of air, wind speed, and sensible and latent heat fluxes on the ocean
surface according to the satellite data on the sea-surface temperature and cloudiness are deduced on the basis of the analysis
of many-year radiosonde, meteorological, shipborne, and satellite data. The proposed formulas can also be used for the interpretation
of the results of remote sensing of the ocean and atmosphere by radiometers in the visible, infrared, and microwave regions.
The transformations of radiation and sensible and latent heat fluxes are described depending on the sea-surface temperature
for various cloudiness conditions. The computed values of the amount of water in the atmosphere agree with the radiosonde
data obtained throughout the Earth, including the data of research vessels and stationary weather ships, as well as the data
obtained in the ATEP test ranges and in the Arctic.
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Translated from Morskoi Gidrofizicheskii Zhurnal, No. 2, pp. 56–70, March–April, 2007. 相似文献