降水对海-气CO2通量的影响研究

Continuingly rising in CO2 leads to sensitive factors like precipitation showing a modal pattern of “Rich-get-richer” (RGR), in the meantime, the modal change in sensitive factors also changes the ocean carbon sequestration ability. Currently, the impact of precipitation on terrestrial carbon cycle have made some progress, whereas the carbon cycle going in vast ocean which covering more than 70% of earth surface has not been given enough consideration. Whether the precipitation has also prompted ocean carbon source/sink to approach the modal of RGR remains to be answered. Under the background above, this project puts forward a scientific proposition of “The research on precipitation influence sea-air carbon dioxide flux”, aiming at further investigating in the influence mechanism on precipitation to sea-air CO2 flux, taking advantage of the improved AI data mining algorithm to extract the intrinsic mode between precipitation and carbon flux. Recognize the covariant change for the influence of precipitation intensity and frequency on sea-air CO2 flux in different spatiotemporal scales. Explore the precipitation and carbon flux coupling effect mechanism triggered by the triple influence of transport, breaking and the chemical reactions between precipitation and CO2 flux. This study will contribute to know the trend of ocean carbon source/sink and improvement the mutual feedback mechanism of global carbon cycle and climate change.

二氧化碳含量持续升高引起海洋降水等敏感因子表现出“Rich-get-richer”（RGR）的模态特征，同时敏感因子的模态变化也改变了海洋的固碳能力。目前，降水对陆上碳循环影响的研究已取得一定进展，但对占全球面积70%以上海洋的碳循环影响却无人问津。降水是否促使海洋碳源/汇也向RGR的模态发展，有待解答。在上述背景下，本项目提出“降水对海-气CO2通量的影响研究”这一科学命题，旨在通过深入研究降水对表征海洋碳源/汇的海-气CO2通量的影响，在不同时空尺度下，利用AI优化的数据挖掘算法提取降水与海-气CO2通量的固有模态，揭示降水强度与频率对海-气CO2通量影响的协变规律，为RGR模态的存在提供判断依据，探索降水对CO2输运、搅拌及反应三重影响下耦合模态的机理。为掌握海洋碳源/汇的发展趋势及完善气候变化与全球碳循环互反馈系统做出贡献。

2022年在全球排放的CO2总量中，大约26%被海洋吸收，31%被陆地吸收，海洋吸收、储存CO2的过程、活动及机制被称之为“蓝碳”。蓝碳可以分担和缓解碳排放压力，是减排之外的另一条可行路径，熟悉掌握蓝碳有利于我国海洋健康发展，有利于构建一个以海洋资源环境可持续发展为核心的新模式，掌握海-气CO2通量对于海洋碳源/汇的理解十分重要。本项目发现了降水变化对海-气CO2通量的影响，完善了现有数据挖掘算法，提升了三维谐波分析法在多参数数据智能挖掘与模态快速提取上的效率及效果；发现了降水与海-气CO2通量在时间域、空间域及频率域上在中国海区域有较强的正相关关系，确定了降水影响下的海-气CO2通量呈现“Rich-get-richer”模态，但非常规意义中“Rich-get-richer”，而是源/汇均逐渐饱和，变得Rich；但在河口区域主要受陆地河水径流的影响，呈现负相关关系。该成果可为完善气候变化与海洋碳循环的关系及预测海洋碳源/汇的发展变化做出理论基础。此外，在调研及构建数据集过程中，发现了目前海洋数据的主要分布特征及未来发展发现；在对海-气CO2通量数据整理过程中，分析了对其有影响的有色可溶性有机物（CDOM）的空间特征；结合海-气CO2通量时空特征，即海洋源/汇状态的基础上，分析了目前全球波浪能的分布特征，为海洋可持续发展提供科学支撑。