黃海CO2氣體通量的估算與分析.pdf

1、海洋在全球碳循環(huán)中起著重要的作用,是大氣中二氧化碳最主要的吸收源。能否準(zhǔn)確定量估計(jì)海洋的碳收支對(duì)預(yù)測(cè)大氣CO2含量水平、全球氣候變化及其對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響具有關(guān)鍵的意義。整個(gè)海洋的碳交換取決于海表面附近的湍流、海水溫度、海洋環(huán)流速率、生物泵等多種因素,海洋與大氣的碳交換則只能在表層海水進(jìn)行。然而目前有關(guān)海氣界面氣體交換速率的公式很多,彼此之間差異較大,在此基礎(chǔ)上計(jì)算的CO2通量值也有很大不同,這對(duì)碳收支的定量估計(jì)造成了混亂。本文根據(jù)2

2、005年5月、2006年4月黃海海域走航調(diào)查的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)海域pCO2分布和變化的影響因素進(jìn)行了探討,并利用風(fēng)場(chǎng)資料和SWAN海浪模式,計(jì)算了在相同的二氧化碳分壓差下,以風(fēng)速為參數(shù)和以海況要素為參數(shù)的不同氣體交換速率估計(jì)方法所造成的海-氣CO2通量的差異。文章討論的以風(fēng)速為參數(shù)的氣體交換速率式包括Wanninkhof(1992)、Wanninkhof& McGillis(1999)、Nightingale et al(2000b)以及S

3、weeney et al(2007)表達(dá)式;而對(duì)考慮海況的氣體交換速率式則選取了基于波浪破碎影響氣體交換速率理論的Woolf(2005)及Zhao& Xie(2010)表達(dá)式,以及基于湍動(dòng)能耗散影響氣體交換速率理論的Zappa et al(2007)及Lorke& Peeters(2006)表達(dá)式。湍動(dòng)能耗散率計(jì)算式確定為ε=0.604(Dissip)/(ρw·Hsign),其中ρw為海水密度,Dissip為總能量耗散,Hsign為有效

4、波高,數(shù)據(jù)來自于海浪模式SWAN的運(yùn)算結(jié)果。使用不同公式得到的氣體交換速率差異較大,在這個(gè)基礎(chǔ)上計(jì)算的海-氣界面二氧化碳通量也有很大的不同,敏感的依賴于氣體交換速率公式的選擇。僅以風(fēng)速為參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式在物理上是不完善的,以湍動(dòng)能耗散率為參數(shù)的氣體交換速率式可以規(guī)避其對(duì)風(fēng)速的單調(diào)依賴,在低風(fēng)速情況下仍可得到較大的氣體交換速率值。黃海主要的二氧化碳源區(qū)位于南黃海西、南部的江蘇省沿岸海域,匯區(qū)位于南黃海東、中部。2005年5月黃海二氧化碳凈