海洋是地球系统中最大的碳库,海洋表层与大气之间的气体交换对海洋碳循环研究具有重要意义。边缘海碳循环系统的研究更是全球变化科学研究中重要的一环。南海是全球最大的边缘海之一,包含了海盆、陆架区域,其水动力和生物地球化学过程复杂。目前南海海表pCO2(二氧化碳分压)走航观测数据主要集中在南海北部,海水pCO2研究受到较大的时空限制。本研究拟利用遥感数据,探讨南海海水pCO2的遥感反演机理及不同控制过程的量化分析。论文首先对2004-2012年间南海走航实测数据进行分析,探讨南海不同海区海水表层pCO2的主要控制因子及遥感反演机理。在此基础上,基于pCO2控制机制半分析算法,建立了南海海盆区、夏季珠江口冲淡水和南海中西部海盆夏季冷涡海水pCO2的遥感反演算法。主要研究内容和结论如下:(1)基于实测数据的南海pCO2控制机制分析。基于在南海北部建立的南海pCO2经验单参数、双参数算法,利用航次数据验证经验算法在南海其他水域的适用性,并分析其主要控制机制。发现南海海水pCO2时空变化具有显著的区域性特征。南海海盆叶绿素浓度低且其常年温度较高;南海北部陆架陆坡及南海西南部海盆海水pCO2由温度与生物作用共同控制,生物作用由近岸向外海逐渐减弱。除温度与生物作用外,中西部海盆区夏季及秋季、珠江口水域秋季、闽东沿岸秋季、海南岛东南侧水域春季还受到水团混合作用影响。南海海水pCO2特征变化显著的区域集中在珠江口冲淡水、中部海盆区及夏季冷涡水域。(2)南海海盆pCO2遥感半分析算法的建立。南海海盆pCO2受温度作用主控。首先,在海盆区选取了生物、混合过程影响可忽略不计的稳定水团作为海盆区参考水团;然后,叠加温度热力学作用,建立了南海海盆区pCO2遥感反演MeSAA算法。遥感反演得出的长时间序列变化与实测结果较一致,遥感结果反映了海盆区海水pCO2受季风气候的显著影响。海盆pCO2存在夏高冬低的季节性变化,春秋两季pCO2呈南高北低的东北-西南阶梯状分布,春季为弱的大气碳汇区,秋季为弱的大气碳源区,且海盆区年平均海水pCO2有升高趋势。(3)南海北部陆架珠江冲淡水区夏季pCO2遥感半分析算法的建立。夏季冲淡水pCO2主要受水团混合过程及生物作用的共同控制。首先,基于近岸冲淡水与海水的保守混合特征,即盐度与有色物质吸收系数adg(443nm)的线性关系,建立了珠江口冲淡水域盐度的反演算法。然后,通过量化水团混合及生物过程对pCO2的影响,建立了冲淡水域夏季海水pCO2遥感反演MeSAA算法。结果表明,珠江冲淡水在南海北部陆架的扩散主要为东西向,向外海扩散的冲淡水量小;2003-2016年间冲淡水(盐度低于33psu)区域面积有增大趋势。冲淡水区域海水pCO2平均约为325-350μatm,低于大气C02分压,夏季冲淡水水域整体表现为大气CO2弱的碳汇。(4)南海夏季冷涡区pCO2遥感半分析算法的建立。中西部海盆区夏季冷涡海水pCO2受温度与生物作用的共同控制,分别量化冷涡区温度、chla对海水pCO2的影响,建立了中西部夏季冷涡海水pCO2的遥感反演MeSAA算法。结果表明,冷涡发生时其海水pCO2约高于420μatm,海水向大气释放CO2,是显著的碳源区。论文的主要创新点为,在对南海海水表层pCO2控制机制分析的基础上,对影响pCO2的热力学作用、生物作用、水团混合作用控制过程进行了量化。选取典型区域,如海盆区、近岸冲淡水及冷涡区域,建立了基于控制机制的;pCO2半分析MeSAA算法,实现各区域海水pCO2年尺度、季节尺度、月尺度的空间分布变化估算。论文的研究进一步加深了南海海-气CO2通量的控制机制和遥感反演机理认识,为进一步全面的定量化估算南海海域碳收支奠定了良好的基础。