汉江流域河流pCO2时空格局及其控制因子
Abstract
河流是连接陆地、大气和海洋三大“碳库”之间生物地球化学过程的纽带，是全球水循环和碳循环过程的重要参与者。河流二氧化碳分压（pCO2）是反映河流水气界面CO2交换过程的关键指标，受多种自然和人为因素综合影响而表现出复杂的时空变化，但目前对河流pCO2主要控制因子及其作用的认识仍十分有限。本研究以汉江流域为例，基于高空间分辨率月尺度数据识别了河流pCO2的时空分布特征，使用可解释性机器学习方法（增强回归树模型（BRT）和累积局域效应（ALE））量化了潜在控制因子的相对贡献率并解析了其控制作用。结果表明，汉江流域多年平均河流pCO2呈现出从上游到下游的递增趋势，且高于大气平均值。基于k-Shape聚类算法，汉江流域多年月平均河流pCO2的波动类型分为平稳（T1）、单峰（T2）和双峰（T3）结构3类。BRT模型很好地模拟了汉江流域河流pCO2的多年平均值和多年月平均值，在重复实验中表现出较高的模拟效果（r＞0.86，NSE＞0.75）和可接受的误差（MAE＜212.18 μatm，RMSE＜274.16 μatm）。多年平均河流pCO2主要受温度要素控制，总相对贡献率约为66.1%。多年月平均河流pCO2的控制因子相对贡献率在不同类型间差异较大，但温度要素仍发挥着关键作用（约为26.6%~46.9%）。植被和水量要素分别在类型T2和T3中具有较高的贡献率，而水质要素的重要性相对有限（小于20.1%）。ALE分析结果揭示了河流pCO2与潜在控制因子之间的非线性、非单调关系，且在多年平均和多年月平均尺度之间、不同波动类型之间均表现出较大差异。研究揭示了汉江流域河流pCO2的主要控制因子及其作用的复杂时空变化，提高了对河流碳循环过程的认识。
Fields of Study & Subjects
Atmospheric and Environmental Gas Dynamics
Groundwater and Isotope Geochemistry
Water Quality and Resources Studies
Publication details
- Journal / source
- Journal of Lake Sciences
- Volume
- 38
- Issue
- 1
- Pages
- 170–183
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- EN