國內(nèi)首套全球海洋表層海水二氧化碳分壓數(shù)據(jù)產(chǎn)品發(fā)布并共享

3月9日，記者從中國科學院海洋所獲悉，由該所宋金明團隊設(shè)計的國內(nèi)首套全球海洋表層海水二氧化碳分壓(pCO2)數(shù)據(jù)產(chǎn)品正式發(fā)布，并面向全球公開共享(數(shù)據(jù)集鏈接：https://doi.org/10.12157/iocas.2021.0022)。該研究成果于近日在線發(fā)表于國際學術(shù)期刊Biogeosciences，中科院海洋所在讀博士生鐘國榮為第一作者，該所宋金明研究員、李學剛研究員為通訊作者。

宋金明介紹，該產(chǎn)品基于逐步前反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(Stepwise FFNN)的pCO2數(shù)據(jù)產(chǎn)品重構(gòu)算法，構(gòu)建了1992年1月至2019年7月全球大洋表層海水pCO2格點數(shù)據(jù)，為研究表層海水pCO2、二氧化碳通量、海洋碳源匯提供重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

海洋是地球系統(tǒng)中最大的碳庫，自工業(yè)革命以來，人類活動排放的二氧化碳約有三分之一被海洋吸收。長期、連續(xù)、廣覆蓋度的全球海洋表層海水二氧化碳分壓(pCO2)數(shù)據(jù)產(chǎn)品對于海洋碳源匯準確評估具有重要意義，在評估海氣界面二氧化碳通量、探析海洋對二氧化碳的吸收與釋放過程、預測海洋吸收人類排放二氧化碳能力的未來變化中起著重要作用。

然而，目前與海洋碳源匯評估相關(guān)的海洋實測數(shù)據(jù)較少、時空分布極不均勻，并且傳統(tǒng)的插值方法誤差較大，造成國際上缺乏成熟的全球尺度數(shù)據(jù)產(chǎn)品，海洋碳源匯強度估算不確定性大。針對這一問題，國內(nèi)外開始探索基于人工智能的長時間序列格點數(shù)據(jù)產(chǎn)品研制技術(shù)，通過不同神經(jīng)網(wǎng)絡來擬合pCO2與關(guān)聯(lián)參數(shù)的關(guān)系，進而構(gòu)建格點數(shù)據(jù)產(chǎn)品。但現(xiàn)有pCO2產(chǎn)品研制技術(shù)通常在全球使用相同的一套擬合參數(shù)，忽略了不同海域pCO2影響因素的差異，并且參數(shù)選取的主觀性大，無法準確反映海洋真實變化情況。

全球大洋1°×?1°表層海水二氧化碳分壓數(shù)據(jù)產(chǎn)品

記者了解到，宋金明團隊研發(fā)的該套數(shù)據(jù)產(chǎn)品時間分辨率為月，空間分辨率為1°。與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品考慮了不同海域pCO2影響因素的差異，將全球大洋劃分為11個區(qū)域，在不同海域分別挑選與pCO2變化最密切相關(guān)的關(guān)聯(lián)參數(shù)，并且使用了基于統(tǒng)計學依據(jù)的參數(shù)選擇算法，減少了主觀選擇二氧化碳關(guān)聯(lián)參數(shù)帶來的不確定性，顯著提高了數(shù)據(jù)的準確度和精度。與國際同類產(chǎn)品相比，本數(shù)據(jù)產(chǎn)品的誤差更低。Stepwise FFNN算法在構(gòu)建格點數(shù)據(jù)的同時，還給出了不同海域插值誤差最低的關(guān)聯(lián)參數(shù)表，為研究表層海水pCO2和二氧化碳通量的區(qū)域差異及主要影響因素、海洋碳源匯提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 二氧化碳 二氧化碳分壓 影響因素 神經(jīng)網(wǎng)絡 區(qū)域差異