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46
海 南 省 地 方 标 准
DB 46/T 732—2025
南海海-气二氧化碳通量遥感估算技术规范
Technical specificat ion for remote sens ing est imat ion of air-sea carbon
d ioxide f lux in the South China Sea
2026 - 02 - 26 发布 2026 - 04 - 01 实施
海南省市场监督管理局 发 布
前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由海南省气象局提出并归口。
本文件起草单位：海南省气象科学研究所。
本文件主要起草人：蔡大鑫、刘少军、张国峰、韩静、罗琪、赵婷、林冲。
南海海-气二氧化碳通量遥感估算技术规范
1 范围
本文件规定了南海海-气二氧化碳通量遥感估算的基本要求、估算方法和估算结果。
本文件适用于南海海-气二氧化碳通量的估算。
2 规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
海-气二氧化碳通量 air-sea CO2 flux
海洋与大气界面因湍流运动引起的单位时间内通过单位面积的二氧化碳垂直输送量。
3.2
海面风场 sea surface wind field
海面风矢量的空间分布。
注 ：通常情况下，遥感所得海面风场定义为海面10 m高处的风速与风向，风速单位为米每秒(m · s-1 )，风向单位为度 ( ° ) , 海洋学定义正北方向为0 ° , 沿顺时针方向增大。
[来源：GB/T 14914.5—2021，定义3.5]
3.3
海表温度 sea surface temperature
海面表层海水冷热程度的物理量。
注：海水表面到0.5 m深处之间的海水温度。卫星遥感反演海温为海面表层温度，一般用符号SST表示。
[来源：GB/T 14914.5—2021，定义3.7]
3.4
海平面气压 sea level pressure
作用在海平面单位面积上的大气压力。
[来源：GB/T 12763.3—2020，定义3.8]
3.5
盐度 salinity
表征海水中溶解盐类多少的量。
注：盐度有绝对盐度和实用盐度之分。如无特别说明，盐度一般指实用盐度。
[来源：GB/T 39420—2020，定义3.1.1.5]
3.6
大气二氧化碳分压 partial pressure of CO2 in atmosphere
一定温度下，CO2气体单独存在且占有与大气相同体积时的压力。
[来源：HY/T 0343.4—2022，定义3.1]
3.7
海水二氧化碳分压 partial pressure of CO2 in seawater
一定温度和盐度下，海水与空气的CO2分压达到平衡时空气的CO2分压。
[来源：HY/T 0343.4—2022，定义3.2]
3.8
海-气界面的气体传输速率或交换速率 gas transfer velocity;piston coefficient
气体以分子扩散的形式通过海-气界面的速率。
[来源：HY/T 0343.4—2022，定义3.4]
3.9
水蒸气压 water vapor pressure
一定温度下，水蒸气与液态水或固态冰处于动态平衡时的饱和蒸气压。
4 基本要求
4.1 海表温度、海面风场、盐度、大气二氧化碳柱浓度采用卫星遥感数据产品。海平面气压采用美国国家环境预报中心或欧洲中期天气预报中心的再分析数据。
4.2 数据的时间分辨率为月尺度，空间分辨率优于 10km。
5 估算方法
5.1 海水二氧化碳分压计算
海水二氧化碳分压按照公式(1)计算：
pcow = exp(0.0168 × T + 5.4997) × 0.101325 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · (1)
式中：
pCOw ——海水二氧化碳分压，单位为帕(Pa);
T ——海表温度，单位为摄氏度 (℃) 。
5.2 大气二氧化碳分压计算
大气二氧化碳柱浓度应由大气中二氧化碳浓度在垂直方向上的积分值计算总含量。大气二氧化碳分压按照公式(2)和(3)计算：
pco = xco2 × (pb __ pH ) × 10__6 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · (1)
pH = exp [24.4543 __ 67.4509 × () __ 4.8489 × ln
T+273.15
100
__ 0.000544 × S × 101325 (2)
式中：
pCO ——大气二氧化碳分压,单位为帕(Pa);
xCO2 ——大气二氧化碳柱浓度，单位为微摩尔每摩尔 (µmol/mol);
pb ——海平面气压，单位为帕(Pa);
pH ——水蒸气压，单位为帕(Pa);
T ——海表温度，单位为摄氏度 (℃) ;
S ——盐度，无量纲。
5.3 海-气界面的气体传输速率或交换速率计算
施密特数应由海水温度计算，用于表征海水运动黏性和气体分子扩散。海-气界面的气体传输速率或交换速率按照公式(4)和(5)计算：
Sc = 2073.1 __ 125.62 × T + 3.6276 × T2 __ 0.043219 × T3 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · (2)
式中：
K ——海-气界面的气体传输速率或交换速率，单位为厘米每小时(cm/h);
u10 ——海面风场风速，单位为米每秒(m/s);
T ——海表温度，单位为摄氏度 (℃) ;
Sc ——施密特数，无量纲。
5.4 二氧化碳在海水中的溶解度计算
二氧化碳在海水中的溶解度按照公式(6)计算：
lnα =__ 69.619 + 90.5069 × 100 + 22.294 × ln
T+273.15
T+273.15
+
100
S × [0.027766 __ 0.025888 ×
式中：
α ——二氧化碳在海水中的溶解度，单位为摩尔每升每帕[mol/(L ·Pa)];
T ——海表温度，单位为摄氏度 (℃) ;
S ——盐度，无量纲。
5.5 南海海-气二氧化碳通量计算
海-气二氧化碳通量按照公式(7)计算：
F = K × α × (pcow __ pco) × 106 ········································ (1)
式中：
F ——海-气二氧化碳通量，单位为毫摩尔每平方米每天[mmol/(m2 ·d)];
K ——海-气界面的气体传输速率或交换速率，单位为厘米每小时(cm/h);
α ——二氧化碳在海水中的溶解度，单位为摩尔每升每帕[mol/(L ·Pa)];
pCOw ——海水二氧化碳分压，单位为帕(Pa);
pCO ——大气二氧化碳分压，单位为帕(Pa)。
计算结果保留两位小数。
6 估算结果
6.1 海-气二氧化碳通量遥感估算结果可采用 3 km、5 km 和 10km 的空间分辨率生成估算产品。
6.2 估算产品可每月生成，并根据月产品结果生成年产品。
参 考 文 献
[1] GB/T 12763.3—2020 海洋调查规范 第 3 部分：海洋气象观测
[2] GB/T 14914.5—2021 海洋观测规范 第 5 部分：卫星遥感观测
[3] GB/T 33696—2017 陆-气和海-气通量观测规范
[4] GB/T 39420—2020 海洋观测术语
[5] HY/T 0343.4—2022 海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术规程 第4部分：基于分压差的通量评估
[6] 邱爽, 叶海军, 张玉红，等. 基于航次观测和再分析资料的南海海表二氧化碳分压反演及变化机制分析[J]. 热带海洋学报, 2022, 41(1) : 106-116.
[7] Donald C, Ahrens. Meteorology Today : Introduction to Weather and Climate[M]. 10th ed. Boston: Cengage Learning, 2013: 86.
[8] Jin C X, Zhou T J, Chen X L, et al. Seasonally evolving dominant interannual variability mode of air-sea CO2 flux over the western North Pacific simulated by CESM1-BGC[J]. Science China Earth Sciences, 2017, 60 : 1854-1865.
[9] Li Q, Guo X, Zhai W, et al. Partial pressure of CO2 and air-sea CO2 fluxes in the South China Sea : Synthesis of an 18-year dataset[J]. Progress in Oceanography, 2020, 3 : 1-20.
[10] Yan H Q, Yu K F, Shi Q, et al. Air-sea CO2 fluxes and spatial distribution of seawater pCO2 in Yongle Atoll, northern-central South China Sea[J]. Continental Shelf Research, 2018, 165 : 71-77.
[11] Yu P S, WANG Z H A, Churchill J, et al. Effects of typhoon s on surface seawater pCO2 and air-sea CO2 fluxes in the northern South China Sea [J]. Journal of Geophysical Research. Oceans, 2020, 125 (8) : 1-16.
