基于中国大气反演系统的卫星CO2数据同化对全球碳收支的评估金哲1,3,汪涛1,3,张洪芹2,3,汪宜龙1,3,丁金枝1,3,田向军1,3*1.中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境重点实验室,北京100101;2.中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心,北京100029;3.中国科学院大学,北京100049*通讯作者,E-mail:tianxj@itpcas.ac.cn收稿日期:2022-04-26;收修改稿日期:2022-11-09;接受日期:2022-11-23;网络版发表日期:2023-02-13第二次青藏高原综合科学考察研究项目(编号:2022QZKK0101)和国家自然科学基金项目(批准号:41975140、42105150)资助摘要卫星CO2浓度观测可以对地表碳通量反演提供重要约束,尤其在地面观测覆盖不佳的区域.文章使用自主研发的中国大气反演系统,利用OCO-2(OrbitingCarbonObservatory-2)卫星CO2柱浓度观测估算了2015~2019年全球CO2源汇分布,并与其他五个先进反演系统的结果进行了对比.通过同化卫星CO2观测,反演得到的全球净陆地碳汇(净生物群系生产力,netbiomeproductivity,NBP)为(1.03±0.39)PgCa−1,低于地面观测反演得到的结果(1.46~2.52PgCa−1).文章估算的北半球陆地碳汇为1.30PgCa−1,热带陆地为碳源,碳释放量为0.26PgCa−1,结果与其他独立证据相符.相较之下,其他系统反演出的北半球陆地碳汇较强(1.44~2.78PgCa−1),而对热带碳通量的估算存在较大分歧,估算范围为0.77~−1.26PgCa−1.在2015~2016年厄尔尼诺事件发生期间,热带陆地是导致全球CO2浓度增长率升高的主要地区.与此同时,北半球热带外地区的碳吸收高于正常年份,这与同期北半球的大幅绿化吻合,该区域较大的碳吸收部分抵消了同期热带地区的碳释放.而大部分基于地面观测的反演并未发现厄尔尼诺发生期间北半球热带外地区碳吸收较强,因而得到的全球净碳释放量高于本研究.基于卫星观测的反演有助于加深对北半球和热带陆地碳通量分配的理解,文章还指出北半球热带外地区在2015~2016年厄尔尼诺事件发生期间是一个异常强的碳汇.关键词碳循环,大气反演,净生物群系生产力(NBP),厄尔尼诺1引言人类活动每年排放的CO2约有一半留在大气中,另一半被陆地和海洋所吸收(Friedlingstein等,2020).在碳收支的各个组成部分中,陆地碳汇的规模和空间分布具有最大的不确定性,因此在过去的几十年中受到了学术界越来越多的关注(Ballantyne等,2012;Lovenduski和Bonan,2017;Piao等,2020;朴世龙等,2022b).在全球尺度上,陆地碳汇可以表示为其他四个估算较准的量的残余项,即人为和土地利用的碳排放中...
