近日，由中科院海洋所宋金明團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的國(guó)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。該產(chǎn)品基于逐步前反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（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(diǎn)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(kù)，自工業(yè)革命以來(lái)，人類活動(dòng)排放的二氧化碳約有三分之一被海洋吸收。長(zhǎng)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(duì)于海洋碳源匯準(zhǔn)確評(píng)估具有重要意義，在評(píng)估海氣界面二氧化碳通量、探析海洋對(duì)二氧化碳的吸收與釋放過(guò)程、預(yù)測(cè)海洋吸收人類排放二氧化碳能力的未來(lái)變化中起著重要作用。
然而，目前與海洋碳源匯評(píng)估相關(guān)的海洋實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較少、時(shí)空分布極不均勻，并且傳統(tǒng)的插值方法誤差較大，造成國(guó)際上缺乏成熟的全球尺度數(shù)據(jù)產(chǎn)品，海洋碳源匯強(qiáng)度估算不確定性大。針對(duì)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始探索基于人工智能的長(zhǎng)時(shí)間序列格點(diǎn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品研制技術(shù)，通過(guò)不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)擬合pCO2與關(guān)聯(lián)參數(shù)的關(guān)系，進(jìn)而構(gòu)建格點(diǎn)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(wú)法準(zhǔn)確反映海洋真實(shí)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
宋金明團(tuán)隊(duì)研發(fā)的該套數(shù)據(jù)產(chǎn)品時(shí)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(gè)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(jì)學(xué)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(lái)的不確定性，顯著提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精度。與國(guó)際同類產(chǎn)品相比，本數(shù)據(jù)產(chǎn)品的誤差更低（詳見(jiàn)原文）。Stepwise FFNN算法在構(gòu)建格點(diǎn)數(shù)據(jù)的同時(shí)，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)。
本數(shù)據(jù)產(chǎn)品已在中國(guó)科學(xué)院海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心發(fā)布，并面向全球公開(kāi)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(guó)際學(xué)術(shù)期刊Biogeosciences，中科院海洋所在讀博士生鐘國(guó)榮為第一作者，宋金明研究員、李學(xué)剛研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃全球變化及應(yīng)對(duì)專項(xiàng)、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室“十四五”重大項(xiàng)目“海洋碳匯監(jiān)測(cè)與增匯”、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性科技先導(dǎo)專項(xiàng)（A類）、國(guó)家自然科學(xué)基金與山東省自然科學(xué)基金的資助，并得到了中國(guó)科學(xué)院海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心的支持。
