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国家生态科学数据中心发布全球首套基于GOSATXCO2反演的长时序的全球陆地生态系统逐月NEE数据产品(2010-2019)

2022-07-19阅读 67 锐共享 我要关注


近日,国家生态科学数据中心生态网络云平台(http://www.nesdc.org.cn)发布2010-2019年全球逐月1度分辨率的陆地NEE数据集(GCAS2021)用户可在线访问获。数据集由南京大学温室气体与空气质量模拟实验室江飞教授研究团队使用我国自主研发的全球碳同化系统(GCASv2),通过同化 GOSAT ACOS v9 XCO2生成。数据集显示了北美东部、亚马逊、刚果盆地、欧洲、北方森林、中国南部和东南亚的强碳汇并且能够很好地反映极端气候和大规模气候异常对碳通量的影响,相关研究论文以 A 10 year global monthly averaged terrestrial net ecosystem exchange dataset inferred from theACOS GOSAT v9 XCO2 retrievals (GCAS2021) 为题发表在《Earth System Science Data》期刊。

全球网格化的陆地净生态系统碳交换 (NEE)数据产品在全球和区域碳循环研究中至关重要。大气反演是估算全球NEE的主要方法之一,但现有的通过常规CO2观测反演产生的全球NEE数据集在观测数据稀疏的地方存在较大的不确定性。碳卫星观测的CO2柱浓度(XCO2)具有较好的空间覆盖,很多研究都表明卫星XCO2可以很好改进区域碳通量的估算,特别是地面观测数据不足的地区。日本GOSAT卫星于2009年发射,美国NASA发布了最新版本的2009年4月至 2020年6月的GOSAT ACOS v9 XCO2数据产品。该产品经过偏差校正和质量控制,在海上观测误差约为1 ppm,陆地上约为1~1.5 ppm,在全球尺度,平均偏差小于0.2 ppm。

研究团队使用我国自主研发的全球碳同化系统(GCASv2),通过同化 GOSAT ACOS v9 XCO2 ,生成了一个10年(2010-2019)的全球逐月1度分辨率的陆地NEE数据集( GCAS2021)。该数据集包括网格化(1°×1°)、全球、不同纬度带(北半球中高纬度,热带,南半球中高纬度)和不同区域(TRANSCOM和RECCAP2区域)的先验和后验NEE 和海洋碳通量,以及使用的野火 (FIRE) ,化石燃料和水泥 (FFC) 碳排放。

图1 2010-2019年净生物圈碳交换和大气CO2年增长率与全球碳办公室估算结果的对比


在全球尺度上,10年平均陆地NEE为-3.73±0.52 PgC yr-1,年际振幅为2.73 PgC yr-1。结合海洋碳通量、FIRE和FFC碳排放,估算的净生物圈通量 (NBE) 和大气CO2年增长率 (AGR) 以及它们的年际变化与全球碳办公室发布的全球碳收支估算结果非常吻合(图1)。在区域尺度上,该数据集显示,北美东部、亚马逊、刚果盆地、欧洲、北方森林、中国南部和东南亚是碳汇,而美国西部、非洲草原、巴西高原和南亚部分地区是碳源(图2)。

图2 2010-2019年平均的全球NEE空间分布


在不同TRANSCOM陆地区域,相比其他产品,北美温带、非洲北部和亚洲寒带的NBE介于美国NASA的CMS-Flux NBE 2020 和美国NOAA的CT2019B的估计值之间,亚洲温带、欧洲和东南亚的NBE与CMS-Flux NBE一致,但与 CT2019B的结果差异显著。在RECCAP2地区,除非洲和南亚外,该产品的NBE估算结果与 Ciais 等(2021)最新的自下而上的估算结果基本相当(图3)。

图3 不同区域的估算结果与现有产品或估算结果的对比


NEE年际变化与大规模气候异常和干旱、热浪和降水等区域极端气候事件有关,现有研究证据表明,2010 年亚马逊,2010、2012 和2018年欧洲,2011-2012 和 2018年美国,以及 2019 年澳大利亚,发生的极端气候事件导致这些地区在这些年份的陆地碳吸收量显着减少。该数据集显示的NEE的年际变化和季节循环可以清楚地反映出这些极端气候和大规模气候异常对碳通量的影响(图4)。

图4 不同区域NEE的年际变化与季节循环(a,北美寒带;b,北美温带;c,南美热带;d,南美温带;e,非洲北部;f,非洲南部;g,亚洲寒带;h,亚洲温带;i,亚洲热带;j,澳洲;k,欧洲)


与独立的大气CO2浓度观测数据的对比验证表明,除北半球高纬度地区(60度以北)外,利用后验碳通量模拟的大气CO2浓度与地面站点和飞机观测具有很好的一致性。在北半球高纬度地区,后验通量模拟的CO2浓度在冬季高估较为明显,这可能是由于冬季高纬度XCO2的观测非常少,对碳通量约束不足导致的(图5)。我们相信该数据集可以为区域或国别尺度的碳中和评估以及碳源汇演变驱动机制研究等做出贡献。

图5 后验通量模拟的大气CO2浓度与地面站点观测浓度的对比验证结果


论文信息:Jiang, F., Ju, W., He, W., Wu, M., Wang, H., Wang, J., Jia, M., Feng, S., Zhang, L., and Chen, J. M. A 10-year globalmonthly averaged terrestrial net ecosystem exchange dataset inferred from the ACOS GOSAT v9 XCO2 retrievals (GCAS2021), Earth Syst. Sci. Data, 14, 3013–3037, 
https://doi.org/10.5194/essd-14-3013-2022, 2022.
数据访问:
http://nesdc.org.cn/sdo/detail?id=610cb1967e28172cbece9675



(来源:中国科技资源共享网

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