近40年极端大风事件对长江口颗粒有机碳输运影响评估

作者:王知泓 发布日期:2023-02-14 阅读:765

近日,我室与上海交通大学海洋学院联合培养的博士生王知泓在国际遥感领域顶级期刊Remote Sensing of Environment (IF=13.8)发表了题为“近40年极端大风事件对长江口颗粒有机碳输运影响评估”的研究论文,通讯作者为我室白雁研究员,合作者包括华东师范大学的吴辉教授,我室何贤强研究员、李腾博士、龚芳高级工程师以及我室博士研究生白若枫、朱伯仲。

在全球气候变暖的背景下,极端天气事件发生的频率在增加,而极端事件对海洋环境的改变比常态更加显著,但相关观测数据通常是缺失的。白雁团队前期构建了一种GOCI遥感数据和FVCOM数值模式相结合的颗粒有机碳(POC)入海通量估算方法(Wang, Bai*, et al., 2021; Liu, Bai* et al., 2019),可以定量估算高时空分辨率POC三维通量变化。本研究在此模型的基础上进一步耦合了波浪模块(FVCOM-SWAVE),在40年长江口外海域NCEP风场数据统计的基础上,分别通过单个台风(1215号“布拉万台风”)的小时尺度模拟实验、4组典型风场特征年份(2001、2007、2013和2019年)的年尺度模拟实验、8组近10年和前30年台风与冬季大风的气候态尺度模拟实验,定量估算并探讨了台风事件和冬季大风事件对于长江POC入海输运通量的影响。

本研究中,我们将大风事件(风速大于10.8 m/s)分为台风事件和季节性大风事件。研究发现,长江口近10年发生台风的年平均总小时数是前30年的2.4倍;近10年大风事件的发生频率也存在季节性后移,即秋季台风和冬春季的季节性大风事件均存在显著上升趋势(图1)。通过台风的小时尺度模拟实验,我们发现典型的由南往北经过长江口外的“布拉万”台风(大风小时数为36小时)会增加长江口外POC侵蚀以及POC往南输运量(图2);通过年尺度的模拟实验,我们发现极端大风中偏北风的占比影响了长江口POC的往南输运,仅占一年3.2%时间(279小时)的冬季大风事件输送了长江全年23.0%的POC往南输运总量;通过气候态尺度的模拟实验,我们发现近10年极端大风事件中偏北风占比增加(图3),使长江口POC的往南输运和侵蚀相较于前30年分别增加了15.9%和2.8%。因此,在近10年长江口台风、冬季大风天气增多以及台风秋移的背景下,将导致长江口淤积减少和长江物质往南输运增强,这对于长江口以及中国东南沿海的生物地球化学及碳循环过程产生重要的影响。本研究首次定量化展示了极端大风天气对于大河的POC入海和输运的影响,所采用的高时空分辨率遥感和数值模式相结合的方法也为分析短周期极端天气事件对河流入海物质输运的影响提供了一种新的思路。

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图1 长江口秋季发生台风的频率和小时数呈现上升趋势。黑线表示每年6-8月台风事件的小时数;红线表示每年9-11月台风事件的小时数。图2_副本.png图2 “布拉万”台风影响期间(2012年8月26日0时-8月28日13时)的(a)台风路径与(b)长江口外各断面的POC通量。红色箭头代表台风影响下的POC通量,粉色箭头代表气候态风场影响下的POC通量,蓝色箭头代表两者的差值。

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图3 长江口1980-2009年(红线)与2010-2019年(蓝线)(a)台风与(b)冬季大风的气候态平均风向统计;1980-2009年与2010-2019年偏北风在(c)台风与(d)冬季大风中的占比。

论文引用:

Zhihong Wang, Yan Bai*, Xianqiang He, Hui Wu, Ruofeng Bai, Teng Li, Bozhong Zhu, Fang Gong, (2023). Assessing the effect of strong wind events on the transport of particulate organic carbon in the Changjiang River estuary over the last 40 years, Remote Sensing of Environment, 228C, 113477. doi: https://doi.org/10.1016/j.rse.2023.113477.  https://authors.elsevier.com/a/1gZQM7qzS-PNV (一个月内免费下载)。

相关文章:

[1] Zhihong Wang, Yan Bai*, Xianqiang He, Bangyi Tao, Teng Li, Xiaoyan Chen, Tianyu Wang, Fang Gong, (2021). Estimating particulate organic carbon flux in a highly dynamic estuary using satellite data and numerical modeling, Remote Sensing of Environment, 252, 112116.

[2] Dong Liu, Yan Bai*, Xianqiang He, Bangyi Tao, Delu Pan, Chen-Tung Arthur Chen, Lin Zhang, Yi Xu, Chaohai Gong, (2019). Satellite estimation of particulate organic carbon flux from Changjiang River to the estuary. Remote Sensing of Environment, 223, 307-319.


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