Reconstruction of super-resolution ocean pCO 2 and air-sea fluxes of CO 2 from satellite imagery in the Southeastern Atlantic

Autor: Hernández-Carrasco, Ismael, Sudre, Joël, Garçon, Véronique, Paulmier, A, Dewitte, B, Illig, S, Dadou, I, Yahia, Hussein, Garbe, Christoph, González-Dávila, M, Santana Casiano, J.M.
Přispěvatelé: Laboratoire d'études en Géophysique et océanographie spatiales (LEGOS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DYNBIO LEGOS, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Geometry and Statistics in acquisition data (GeoStat), Inria Bordeaux - Sud-Ouest, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), Interdisciplinary Center for Scientific Computing (IWR), Universität Heidelberg [Heidelberg] = Heidelberg University, Instituto de Oceanografía y Cambio Global (IOCAG), Université de Las Palmas de Gran Canaria [Espagne] (ULPGC), ESA Support To Science Element Grant N◦ 400014715/11/I-NB OceanFlux- Upwelling Theme, SOLAS, SOCAT, IOCCP, IMBER, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Universität Heidelberg [Heidelberg]
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Biogeosciences
Biogeosciences, 2015, pp.20
Biogeosciences, European Geosciences Union, 2015, pp.20
ISSN: 1726-4170
1726-4189
Popis: This work is a contribution to ESA Support To Science Element Grant N◦ 400014715/11/I-NB OceanFlux- Upwelling Theme. The Surface Ocean CO2 Atlas (SOCAT) is an international effort, supported by the International Ocean Carbon Coordination Project (IOCCP), the Surface Ocean Lower Atmo- sphere Study (SOLAS), and the Integrated Marine Biogeochem- istry and Ecosystem Research program (IMBER), to deliver a uni- formly quality-controlled surface ocean CO2 database. The many researchers and funding agencies responsible for the collection of data and quality control are thanked for their contributions to SO- CAT; International audience; An accurate quantification of the role of the ocean as source/sink of Green House Gases (GHGs) requires to access the high-resolution of the GHG air-sea flux at the interface. In this paper we present a novel method to reconstruct maps of surface ocean partial pressure of CO 2 (pCO 2) and 5 air-sea CO 2 fluxes at super resolution (4 km) using Sea Surface Temperature (SST) and Ocean Colour (OC) data at this resolution, and CarbonTracker CO 2 fluxes data at low resolution (110 km). Inference of super-resolution of pCO 2 , and air-sea CO 2 fluxes is performed using novel nonlinear signal 10 processing methodologies that prove efficient in the context of oceanography. The theoretical background comes from the Microcanonical Multifractal Formalism which unlocks the geometrical determination of cascading properties of physical intensive variables. As a consequence, a multiresolution 15 analysis performed on the signal of the so-called singularity exponents allows the correct and near optimal cross-scale inference of GHGs fluxes, as the inference suits the geometric realization of the cascade. We apply such a methodology to the study offshore of the Benguela area. The inferred rep-20 resentation of oceanic partial pressure of CO 2 improves and enhances the description provided by CarbonTracker, capturing the small scale variability. We examine different combinations of Ocean Colour and Sea Surface Temperature products in order to increase the number of valid points and the 25 quality of the inferred pCO 2 field. The methodology is validated using in-situ measurements by means of statistical errors. We obtain that mean absolute and relative errors in the inferred values of pCO 2 with respect to in-situ measurements are smaller than for CarbonTracker.
Databáze: OpenAIRE
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