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 CARVE: Net Ecosystem CO2 Exchange and Regional Carbon Budgets for Alaska, 2012-2014

2012-2014 年阿拉斯加生态系统二氧化碳净交换量和地区碳预测

简介

文件修订日期：2017-05-05

数据集版本：V1

摘要

该数据集提供了 2012-2014 年阿拉斯加州上空每 3 小时 0.5 度分辨率的生态系统二氧化碳净交换量（NEE）估算值。NEE 估计值是对 CARVE 飞机二氧化碳数据子集、WRF-STILT 脚印和通量塔（CRV：位于阿拉斯加州福克斯市，BRW：位于阿拉斯加州巴罗市外）的 PVPRM-SIF 数据进行地质统计逆建模后的输出结果。此外，还提供了阿拉斯加全境和四个子区域（分辨率为 0.5 度）的日均近地环流计算结果，这四个子区域是根据阿拉斯加的总体土地覆盖类型而定义的：北坡苔原、南部和西部苔原、北方森林和混合（所有其他）。此外，还提供了（1）阿拉斯加全境的年度碳预算，包括生物源、化石燃料和生物质燃烧源的贡献；（2）阿拉斯加四个土地覆盖类型区域的年度生物源碳预算。为完整起见，还提供了用于估算 NEE 的 CARVE 飞机大气测量数据。
该数据集共包括 9 个文件。每 3 小时一次的净生态系统交换 (NEE) 采用 netCDF（*.nc）格式。有四个逗号分隔（*.csv）格式的表格数据文件，包含日平均净生态环境交换量、碳预算和 CARVE 飞行的二氧化碳柱剖面图。以 geotiff（*.tif）格式提供了四张区域土地覆盖类型地图。

该数据集提供了 2012-2014 年阿拉斯加州上空每 3 小时 0.5 度分辨率的生态系统二氧化碳净交换量（NEE）估算值。NEE 估计值是对 CARVE 飞机二氧化碳数据子集、WRF-STILT 脚印以及通量塔（CRV：位于阿拉斯加州福克斯市，BRW：位于阿拉斯加州巴罗市外）的 PVPRM-SIF 数据进行地质统计逆建模后的输出结果。此外，还提供了阿拉斯加全境和四个子区域（分辨率为 0.5 度）的日均近地环流计算结果，这四个子区域是根据阿拉斯加的总体土地覆盖类型而定义的：北坡苔原、南部和西部苔原、北方森林和混合（所有其他）。此外，还提供了：(1) 阿拉斯加全境的年度碳预算，包括生物源、化石燃料和生物质燃烧源的贡献；(2) 阿拉斯加四个土地覆盖类型区域的年度生物源碳预算。为完整起见，还提供了用于估算 NEE 的 CARVE 飞机大气测量数据。

项目：北极水库碳脆弱性实验（CARVE）

北极储层碳脆弱性实验（CARVE）正在收集阿拉斯加北极地区局部到区域范围内重要温室气体的详细测量数据，并展示新的遥感和改进的建模能力，以量化北极碳通量和碳循环-气候过程。最终，CARVE 将提供一套综合数据，为北极碳循环提供前所未有的实验见解。

空间覆盖范围：阿拉斯加州

空间分辨率0.5- x 0.5 度

时间覆盖范围：20120101-20141231

时间分辨率每 3 小时

研究区域（所有经纬度均以十进制度表示）

该数据集包括一个 netCDF（*.nc）格式的文件，其中包含每 3 小时一次的净生态系统交换（NEE）；四个 geotiff（*.tif）格式的二进制土地覆盖图；以及四个逗号分隔（*.csv）格式的表格数据文件，其中包含来自 CARVE 飞行的日均净生态系统交换、碳预算和二氧化碳柱剖面图。

文件名和说明

NEE 计算

根据 Commane 等人，2017 年，在 2012-2014 年 4 月至 11 月的 "北极水库碳脆弱性实验（CARVE）"飞行期间，根据在阿拉斯加测量的二氧化碳浓度高度剖面图计算出平均二氧化碳摩尔分数。对于每个飞机的综合二氧化碳柱，高分辨率传输模型与数据驱动的二氧化碳通量估算相结合，以预测与阿拉斯加陆地表面生物通量相关的大气二氧化碳增强，然后计算模型综合二氧化碳柱。去除一氧化碳摩尔分数超过 150 ppb 的剖面图，以排除生物质燃烧和化石燃料燃烧的影响。

利用高分辨率 WRF-STILT 输运模式计算了 231 个垂直剖面中每个剖面的陆地表面通量的影响。位于行星边界层下半部的颗粒物比例决定了地表通量对测量摩尔分数的影响。在颗粒物 10 天的移动期间，在 0.5 乘 0.5 度的网格上以 3 小时的间隔计算每个颗粒物的二维 WRF-STILT 轨迹。二氧化碳的生态系统通量使用极地植被光合作用和呼吸作用模型（PVPRM）计算，并通过与 WRF-STILT 计算出的地表影响函数卷积进行增强。

利用地质统计反演模型（GIM）对 PVPRM 的二氧化碳通量进行了加法修正，以尽量减小模型和观测到的二氧化碳柱增强之间的差异。利用 PVPRM 通量和加法通量校正（两周飞行时段之间的插值）计算 2012-2014 年期间阿拉斯加的区域尺度二氧化碳通量。图 1 显示了经过附加修正的飞机优化生物源二氧化碳通量的时间序列。

区域定义

计算了阿拉斯加四个子区域的生物碳预算：北坡苔原（Tundra_Cover_North_Slope.tif）、南部和西部苔原（Tundra_Cover_Yukon_Kuskokwim.tif）、北方森林（Forest_Interior_AK.tif）和混合森林（Mixed_Landcover_AK.tif）。北坡苔原包括北纬 67 度以北有 60%或以上苔原的网格单元。南坡和西坡冻原包括北纬 67° 以南有 60% 或更多冻原的网格单元。森林代表阿拉斯加森林覆盖率至少达到 40% 的区域。"混合 "代表其他区域未分类的所有情况。北坡苔原、南部和西部苔原以及森林占阿拉斯加总面积的约 80%。

代码

!pip install leafmap
!pip install pandas
!pip install folium
!pip install matplotlib
!pip install mapclassify
 
import pandas as pd
import leafmap
 
url = "https://github.com/opengeos/NASA-Earth-Data/raw/main/nasa_earth_data.tsv"
df = pd.read_csv(url, sep="\t")
df
 
leafmap.nasa_data_login()
 
 
results, gdf = leafmap.nasa_data_search(
    short_name="ABoVE_ASCENDS_XCO2_2050",
    cloud_hosted=True,
    bounding_box=(-165.68, 34.59, -98.1, 71.28),
    temporal=("2017-07-20", "2017-08-08"),
    count=-1,  # use -1 to return all datasets
    return_gdf=True,
)
 
 
gdf.explore()
 
#leafmap.nasa_data_download(results[:5], out_dir="data")

引用

Commane, R., J. Benmergui, J.O.W. Lindaas, S. Miller, K.A. Luus, R.Y-W. Chang, B.C. Daube, S. Euskirchen, J. Henderson, A. Karion, J.B. Miller, N.C. Parazoo, J.T. Randerson, C. Sweeney, P. Tans, K. Thoning, S. Veraverbeke, C.E. Miller, and S.C. Wofsy. 2017. CARVE: Net Ecosystem CO2 Exchange and Regional Carbon Budgets for Alaska, 2012-2014. ORNL DAAC, Oak Ridge, Tennessee, USA. CARVE: Net Ecosystem CO2 Exchange and Regional Carbon Budgets for Alaska, 2012-2014, https://doi.org/10.3334/ORNLDAAC/1389

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