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全球海气碳通量年际变化的数值模拟

赵琦  
【摘要】:为了考察选定的中科院大气所海洋环流模式LICOM (1.0)的模拟能力,选用示踪物CFC-11,以及五个不同的海气交换的气体传输速度公式,在气候态月平均大气资料强迫下模拟了1944-2007年全球海洋对CFC-11的吸收。讨论了不同气体传输速度公式所得出的气体传输速度的差异,分析了CFC-11的海表浓度、海气通量、水柱总量、海水累积吸收量以及多个大洋断面的垂直分布。模拟结果表明,Wanninkhof (1992)的海气气体传输速度公式更适合本物理海洋模式对CFC-11的模拟。从不同试验的相对差变化趋势看,在最初的前10年,海气CFC-11交换通量对海气交换传输速度的敏感性更强,而在更长时间的模拟上,海洋对CFC-11的吸收可能依赖于物理模式的通风速率。 使用带生物地球化学过程的上述全球海洋环流模式,以及Wanninkhof(1992)的海气气体传输速度公式,在NCEP气候态月平均大气资料强迫下,模拟了工业革命前后的全球海洋碳循环。模式基本再现了这两个时期观测到的海表总溶解无机碳和海气碳通量的分布特征。 研究了1948年至2009年海气碳通量的年际变化。模式较好地模拟了海表温度(SST)、海气碳通量等变量的年际变化。通过对三个不同海区(赤道海区14°S-14°N和南北半球海区)之间海气碳通量与SST的相关关系分析,得到ENSO事件对于全球的海气碳通量的年际变化具有明显的贡献,全球海气碳通量的年际变化主要取决于赤道海区。通过对全球6个主要海区的SST与海气碳通量的相关性分析,得到赤道太平洋海区对人为CO2的吸收有增强的趋势,而南大洋碳通量的增长幅度正在逐渐减小,但是远没达到饱和。最后通过对6个主要海区的碳通量与NINO3区的SST相关性分析,得到NINO3区对全球海洋的影响主要体现在赤道太平洋、北太平洋和南大洋海区,对于赤道大西洋、北大西洋和印度洋的影响较小。而且赤道太平洋和北太平洋海气碳通量均有滞后SST两个月左右相关性达到最大的情况,而南大洋海区则滞后8个月。


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