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由于人类活动的影响,海水表层pH已经从工业革命的8.21骤减到现在的8.10,这就是海水酸化现象。海水酸化正逐渐改变海水正常的地球生物化学循环并已经影响到了海水的生态系统。传统的海水酸化监测方法如现场测量等精确而且可靠,但受到时空分辨率的制约而无法满足大尺度、长时间观测的需要。如何将遥感技术的优势应用到海水酸化的监测中,是当下亟需解决的问题。而海水表层二氧化碳分压(pCO2,sw),作为海洋酸度最主要的控制因子,其变化机理是海水酸化过程研究的重要部分。热带气旋是海洋气候变化的重要影响因素,探讨pCO2,sw同热带气旋的响应关系,有利于理解海水酸化形成过程和预测未来的气候变化。
本研究提出一个利用遥感技术的海水酸化相关的参数来间接获得其变化情况的方法。通过分析海气交换、总碱度、溶解无机碳、溶解有机碳和钙化速率等与海水酸化之间的关系,利用其遥感算法,间接的获得海水酸化的变化和影响。通过实测和遥感反演数据的分析,该方法在局部范围内具有较高的精确度,但在大尺度范围内,混杂因子的影响使得其应用精度难以达到研究要求。因此未来遥感观测海水酸化的工作重点应为遥感算法的精确度提高和遥感传感器的改进。遥感技术,以其高度的优越性及在全球气候变化中的越来越成功的应用,必将会成为未来海水酸化研究的重要工具。
利用热带气旋过后约两天其影响区域海水表层的温度、盐度、pH、pCO2,sw、溶解氧和叶绿素数据,以及热带气旋过境前后的遥感数据(海面风场、降雨量、海水表层温度和叶绿素),本研究对pCO2,sw对于热带气旋的响应机制进行了初步探讨。实测数据表明,由于热带气旋的影响使得该区域内的pCO2,sw含量较周围区域平均高出19.31 uatm(5.54%),最高值比周围区域高42.55 uatm(12.2%);pH也相应的比周围区域低0.004个单位;同时海面的生物化学参数空间变化具有较好的相关性。从遥感数据影像中得到,台风过境导致较强的降雨及温度降低过程,并使得海面的冷涡迅过程加强。研究表明,海面pCO2,sw含量在受台风影响区域内较周围高是由于生物、化学及海水动力变化等多方面影响造成的,但主要原因是台风过境所产生的冷涡的影响,其垂直混合作用将深层富含溶解无机碳(DIC)的海水向上抬升,与表层海水进行混合,从而使得海表层二氧化碳分压升高。