空间分布特征
通过利用中国科学院大气物理研究所研发的中国碳卫星XCO2反演算法(IAPCAS)解析中国碳卫星观测数据,获得了2017年4月和7月全球大气CO2浓度分布结果,如图2-1所示。
在2017年4月分布图中,可以看出北半球大气CO2浓度高、南半球浓度低的特征。除青藏高原和北极地区,北半球高值区大气CO2浓度可达到410.0~415.0 ppm,主要分布在北美、西欧、南亚和东亚等地区,这主要与人类活动导致CO2排放量较大,同时也与4月份以前北半球植被光合作用较弱有关。南半球的低值区处于395.0~400.0 ppm之间,南北半球大气CO2浓度相差最大可达20.0 ppm。
在2017年7月分布图中,由于北半球植被生长,植被的光合作用较4月份更加旺盛,南半球处于冬季,碳吸收有所减弱,且海洋面积占比较大,碳吸收季节变化不显著,使得南北半球的浓度差不明显,南北半球大气CO2浓度整体都在410.0 ppm以下。
对比2017年4月和7月全球大气CO2浓度分布图,清晰地显示出由春入夏北半球CO2浓度降低的趋势,这表明了陆地生态系统“固碳”作用随季节变化的特征。
(a)2017年4月
(b)2017年7月
图2-1 基于TanSat卫星反演的大气CO2全球分布图
综合OCO-2、GOSAT等碳监测卫星数据,获得2017年全球大气CO2浓度空间分布结果,如图2-2和图2-3所示。结果表明,2017年北半球大气CO2浓度明显高于南半球,并且大气CO2浓度空间分布具有明显的纬向差异。北半球中纬度地区(23~40ºN)大气CO2浓度最高,平均值约为404.5 ppm,尤其在中国东部、日本、美国东部和南部、印度中北部等地区。北半球中纬度海上CO2浓度也较高,这与大气环流造成的CO2长距离输送有一定关系。在北半球50ºN以北,大气CO2浓度较低,一般小于395.0 ppm。
南半球大气CO2浓度相对较低,平均为399.0 ppm,且海域上空大气CO2浓度小于陆地。在南美洲中北和中东部浓度相对较高,在非洲中南部也存在一个高值区,主要与这些地区的人类活动有关。
图2-2 GOSAT L2(v02.72)大气CO2柱浓度2017年全球分布情况
图2-3 OCO-2 L2(v8r lite)大气CO2柱浓度2017年全球分布情况