北半球大气CO2本底特征和季节性源汇动态

摘要

大气本底是指不受局地条件和人为活动直接影响、经充分混合的大气组成平均特征.本文基于1991年5月至2002年12月期间，我国瓦里关全球本底台(世界气象组织-全球大气观测即WMO-GAW的24个全球本底站之一)经严格国际比对和质量保证的长期观测资料(同化并整合了美国国家海洋大气管理局全球温室气体采样观测网在瓦里关每周一次采样/分析数据及中国气象局在瓦里关现场连续观测资料)，并与同期和同纬度海洋边界层参比值(MBL)、同一采样观测网中北半球其他11个本底站长期观测资料进行了综合对比和机理分析，探讨了瓦里关大气CO2及其δ13C和δ18O本底变化、源汇特征和形成机制，进一步阐述了瓦里关实测资料体现的亚洲内陆地域特点和全球代表性.11年间，瓦里关大气CO2及其δ13C和δ180的月平均值变化分别约为+16 ppm，-0.2‰和-0.5‰；瓦里关大气CO2长期上升趋势伴随着δ13C长期下降趋势，两者变率之比△δ13C/△CO2约为(-0.011±0.105)‰ ppm-1，反映了化石燃料燃烧释放CO2对全球及所在区域的持久性影响.瓦里关大气CO2的δ18O长期下降趋势可能归因于北半球大气CO2与土壤间非常活跃的18O交换，以及区域性土地利用变化导致C3向C4植物主导类型的不断转化.瓦里关大气CO2及其δ13C和δ18O多年平均季节变化的位相与其周边陆地生物圈年周期活动基本一致，季节振幅分别约为10.5 ppm，0.499‰和0.819‰，体现了北半球中纬度地区典型特征.12个北半球本底站大气CO2及其δ13C源汇的差异和显著的年际间波动有可能归因于多年间全球气候变动，以及陆地生物圈或海洋下垫面与大气CO2交换的区域性震荡，还有空气团长距离输送的不同影响.