肖塘地区大气CO2浓度观测及其卫星反演资料比较分析

摘要

近年来，温室气体比例增高引起的气候变暖问题已引起了国际社会的广泛注意。本研究以中国新疆塔克拉玛干沙漠北缘流动沙漠—古河床过渡带肖塘地区为研究靶区，利用肖塘气象站201年10月、2012年8月份涡动相关观测系统数据、10m梯度探测数据、2012年GOSAT数据和2013年Carbontracker发布的大气CO2浓度反演数据，对塔克拉玛干沙漠北缘过渡带的大气CO2浓度的时空变化特征进行了分析，得出了以下几个结论：
　　1)塔克拉玛干沙漠肖塘地区大气CO2浓度昼夜变化明显，呈“单峰型”变化规律。最高值出现在12:30，最小值出现在07:30，变化范围为377.61～385.51ppm，平均值为382.19ppm。
　　2)瓦里关与肖塘地区大气CO2浓度之间存在一定的差异性。瓦里关大气CO2浓度明显高于肖塘地区，最高值相差为5.47ppm，最小值相差为22.44ppm，平均值相差为13.85ppm。
　　3)1995～2005年瓦里关大气本地站大气CO2浓度年平均变化具有连续上升趋势，变化范围为362.31～398.63ppm，线性增长率为1.9﹪，从1995年到2014年CO2年平均浓度上升了34.17ppm。瓦里关大气CO2平均浓度月变化比较明显，最高值出现在4月份，最小值出现在8月份，1～4月份具有连续增长趋势，4～8月份具有下降趋势，8～12月份具有增长趋势。瓦里关大气CO2浓度具有季节变化特征。春季大气CO2浓度高于其它季节，夏季最低，冬季的浓度明显高于夏季和秋季。
　　4)3m高度大气CO2浓度和0.5m、1m、2m、4m、10m不同高度空气温度之间相关系数R分别为0.946、0.956、0.959、0.962、0.957，两者呈正相关关系。4m高度空气温度和大气CO2浓度的相关性最好，其次是2m，0.5m高度空气温度和大气CO2浓度的相关性水平最低。气压与大气CO2浓度呈负相关关系。大气CO2浓度与不同高度相对湿度的相关系数R分别为0.974、0.972、0.970、0.967、0.954，两者呈负相关关系。3m高度大气CO2浓度和0.5m高度相对湿度的相关性最好，其它个层次之中高度越高相关性越不好。高度越高风速越大，白天的风速明显高于夜间，一天之内具有一个峰值。0:00～3:00，大气CO2浓度与风速呈正相关性；03:00～08:00，两者呈负相关性；08:00～12:00，两者呈正相关。14:00～23:30，风速的变化对大气CO2浓度基本上不起作用。
　　5)GOSAT反演的数据和肖塘气象站地面观测数据之间存在一定的差异性。最大值之间的差异分别为2.83ppm、0.13ppm、0.61ppm、2.02ppm及0.48ppm，最小值之间的差异分别为4.5ppm、3.4ppm、2.16ppm、2.39ppm及1.76ppm，平均值之间的差异分别为3.82ppm、2.44ppm、0.52ppm、0.36ppm及1.28ppm。根据数据分解结果可知，两种数据平均值之间的差异基本上都小于4ppm，GOSAT反演的数据可用于肖塘地区。
　　6)GOSAT反演的数据分析结果显示，大气CO2浓度不仅在各月之间存在差异而且一个月之内的各个日子里也存在相对的差异性。1月波动性变化比较明显，4月大气CO2浓度波动变化范围很小但是其平均浓度明显高于其他月份，7月具有下降趋势，10月具有逐渐增高趋势。
　　7)GOSAT反演的大气CO2浓度月平均变化具有明显的月变化特征。从1月到2月具有增高趋势，2～5月之间基本上保持相似的浓度水平，5～8月逐渐下降，8月份达到一年之内的最低水平，8～10月份具有逐渐增高趋势。
　　8)GOSAT反演的大气CO2浓度具有明显的季节变化特征，春季大气CO2浓度最高，其次是冬季，最低是夏季，秋季比夏季稍微高一点。
　　9)肖塘地区地面观测数据和carbontracker反演的遥感数据之间的最小值、最大值和平均值差异都大于4ppm。

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1 引言

1.1 选题来源

1.2 研究意义

1.3 国内外文献综述

1.4研究目的和研究内容

1.5 章节安排

2 研究区概况

2.1 塔克拉玛干沙漠概况

2.2 肖塘气象站基本概况

3 研究资料与方法

3.1 实验设备

3.2 数据

3.3研究方法

4 肖塘地区大气CO2浓度日变化特征

4.1 大气CO2浓度日变化

4.2 肖塘大气CO2浓度日际变化特征

4.3 肖塘大气CO2浓度与瓦里关大气CO2浓度比较

4.4 瓦里关大气CO2浓度季节变化特征

4.5 肖塘与瓦里关进行对比

4.6 小结

5 肖塘地区大气CO2浓度影响因子分析

5.1 温度对大气CO2浓度的影响

5.2 气压对大气CO2浓度的影响

5.3 相对湿度对大气CO2浓度的影响

5.4 风速对大气CO2浓度的影响

5.5 小结

6 卫星反演大气CO2浓度在肖塘地区的适用性分析

6.1 GOSAT卫星产品的适用性

6.2 CARBONTRACKER卫星产品的适用性

6.3 小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

在读期间发表论文情况

后记