内容-过程驱动的海气二氧化碳通量源汇格局及时空演变研究

应用遥感与GIS的技术，从时空数据建模及过程模拟表达为视角分析近海碳通量源汇分布、动态及其机制。基于海气二氧化碳通量遥感数据、现场实测数据相关性分析，确立二氧化碳通量遥感数据估算控制因子，对多层控制因子进行空间数据聚合重构，构建海气二氧化碳多因子层聚时空数据模型。以海气二氧化碳通量空间数据要素内容为基础，通过对过程的内容增汇，建立内容与过程的映射，并在时间、空间和语义专题上，将内容与过程进行融合，构建长时间序列海气二氧化碳时空过程模型，动态模拟和表达海气二氧化碳通量的源汇格局及时空演变，揭示我国近海海气二氧化碳通量的源汇分布及时空演变机理，为全球碳循环的过程、机理研究提供空间信息学科理论基础。研究工作具有现实的科学意义和实用价值。

本研究以碳循环基础科学问题求解及实际应用研究为导向，将海-气交互界面二氧化碳通量的时空数据建模作为切入点，挖掘通量遥感反演数据内容与碳通量过程模拟的映射机制，提出了海-气二氧化碳通量多因子层聚时空数据模型，建立内容-过程驱动的海-气二氧化碳通量时空数据模型，并采用混合数据库的方式实现异构数据的一体化管理，不仅为遥感和多源现场观测数据提供了超海量、高可扩的数据存储与组织模型，还综合考虑多源数据对碳通量估算因子的影响，实现多源不同尺度的二氧化碳监测数据整体估算，形成可信度更高的海-气二氧化碳通量评估结果。在碳通量时空过程模型基础上，构建碳通量变域时空过程可视化模型，完成从因子内容变化到时空过程映射的变迁，采用GPU编程和核外计算等技术，动态模拟海-气二氧化碳通量时空演变过程和碳源汇格局，揭示长时间序列海-气二氧化碳通量时空演变过程和碳源汇机制。最后，本研究建立了多源资料相互评价的方法，提供面向多源数据整体评估所造成的碳收支总量不确定性的验证方法，合理的评价遥感产品精度，有效减小了实测数据与遥感产品直接比较带来的不确定性。研究成果直接应用于实际项目，并在多个海洋业务单位和科研机构开展业务应用，取得良好成果。