一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法。它包括：數據整理與校驗；海-氣二氧化碳分壓原位校正；現場與遙感同名點匹配；設置計算參數及氣體傳輸速率，計算海域各季度的海-氣二氧化碳通量；對二氧化碳通量進行網格化；根據網格化結果計算各季度碳收支，并匯總得到年度海域碳收支值。本發明有效地結合了衛星遙感觀測數據大面積同步、高時空頻率、長期穩定及經濟性的觀測優勢和現場觀測實時、高精度的優勢，彌補了船載走航觀測受船時限制、時間和空間覆蓋度低、觀測在時間上并不連續等一系列限制，實現了不同尺度的0)2多源監測數據的一體化處理，在海洋環境監測領域特別是近海碳收支調控研究中應用前景非常廣泛。
【專利說明】一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及海洋環境監測領域，具體涉及一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海 域碳收支計算方法。該方法可在中國近海海域碳收支評估及我國區域碳循環系統的宏觀調 控中發揮較大的實際應用。
【背景技術】
[0002] 控制溫室氣體的排放，已成為《聯合國氣候變化框架公約》對世界各國減排的責任 限定，直接影響國家經濟發展。海洋每年可從大氣吸收1/3左右的人類排放碳量，在全球變 化中起著重要的作用。中國海洋國土面積約為300萬平方公里，占世界陸架邊緣海總面積 的12%，它與我國的陸地生態系統共同構成了我國區域碳循環系統，調控著我國的總C0 2收 支。目前，我國的陸地生態系統已經進行了各種相關碳庫吸收和排放的監測和估算工作，但 對于中國海域的碳排放和吸收的格局和變化仍未有明確的說法，因此，在國家C0 2減排及環 境外交談判的嚴峻壓力下，構建長期、穩定的海洋C02通量監測和評估體系，獲得可靠、科學 的海氣C0 2通量評估結果，是極其迫切的國家需求。
[0003] 目前，我國的海洋C02通量觀測主要以船載pC02走航測定為主。船載走航觀測受 船時限制，時間和空間覆蓋度都非常低，且觀測在時間上并不連續，這給海-氣C0 2通量估 算帶來很大的不確定性。
[0004] 對于我國剛起步的海洋co2監測計劃來說，迫切需要在監測技術、數據校驗和質量 控制，以及co 2通量評估方法等方面進行規范化的應用技術開發，將多源不同尺度的co2監 測數據進行統一、綜合的處理，以獲得可供我國履行國際公約和環境外交談判的可靠的、科 學的數據支撐和決策服務。
[0005] 衛星遙感觀測數據具有大面積同步、高時空頻率、實時觀測、長期穩定及經濟性的 觀測優勢，開發遙感觀測技術，結合現有的走航C0 2斷面觀測系統，可形成中國近海較完整 的C02立體觀測體系。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是根據中國近海海域海-氣二氧化碳通量監測的業務需求及全球 海-氣碳循環的研究需要，克服現有技術的不足，提供一種走航斷面監測與衛星遙感結合 的海域碳收支計算方法。
[0007] 走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法包括如下步驟：
[0008] 1)獲取一年四個季度的多組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據，選取計算所需 參數，填充缺失數據，剔除異常數據并統一數據格式；
[0009] 2)對每組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據中的干空氣二氧化碳摩爾數進行原 位校正，得到現場的大氣二氧化碳分壓和海水二氧化碳分壓數據；
[0010] 3)利用海洋遙感產品對缺失的參數進行同名點匹配，得到完整的海水溫度、海水 鹽度和海面風速數據；
[0011] 4)根據步驟2)、步驟3)得到的參數進行海-氣二氧化碳通量計算，得到各季度的 海-氣二氧化碳通量數據；
[0012] 5)對步驟4)得到的各季度海-氣二氧化碳通量數據進行網格化，得到各季度 海-氣二氧化碳通量網格數據；
[0013] 6)對步驟5)所得到的各季度海-氣二氧化碳通量網格數據，在時空尺度上進行積 分，得到各季度的海域碳收支值，匯總后得到年度海域碳收支值。
[0014] 所述的步驟1)包括：保留計算所需參數、填充缺失數據、剔除異常數據、統一數據 格式；其中，
[0015] 保留的計算所需參數分為兩種：（1)用于碳收支計算的相關參數：海水溫度、海水 鹽度、海面風速，（2)用于原位校正的相關參數：干空氣二氧化碳摩爾數、水體二氧化碳摩 爾數、平衡器水溫、采水口水溫、現場溫度、現場鹽度、大氣壓；
[0016] 填充缺失數據：對于監測數據中的缺省數據進行填充，其中，干空氣二氧化碳摩爾 數若存在缺省的數據，采用數據平滑的方式進行填充；
[0017] 剔除異常數據：對于監測數據中變異較大，不符合正常水平的數據進行剔除，以避 免因數據精度問題帶來對最終計算結果的影響；
[0018] 統一數據格式：對經過上述幾步處理后的監測數據進行格式統一，統一到規范的 計算格式。
[0019] 所述的步驟2)為：對每組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據中的干空氣二氧化碳 摩爾數進行原位校正的過程得到大氣二氧化碳分壓和海水二氧化碳分壓數據；其中，
[0020] 大氣二氧化碳分壓校正時輸入以下4個參數：干空氣二氧化碳摩爾數 XC02atm、現場大氣壓Patm、現場溫度Tin_situ、現場鹽度S，根據公式計算獲得大氣C0 2分 壓：pC02atm = XC02atmX (Patm/1013. 25-pH20)，其中 pH20 為飽和水氣壓，1η(ρΗ20)= 24. 4543-67. 4509 (100/T)-4. 8489*ln(T/100)-0.000544*S，溫度為絕對溫度：T = Tin_situ/°C +273. 15 ；
[0021] 海水二氧化碳分壓校正時輸入以下5個參數水體二氧化碳摩爾數XC02SW、平 衡器壓力/大氣壓Ρε(1、平衡器水溫τε(1、采水口水溫Tin_ situ、現場鹽度S，根據公式計算 獲得海水 C02 分壓：pC02(Te(1，wet) = XC02SWX (Peq/1013. 25-PH20)，其中 1η(ρΗ20)= 24. 4543-67. 4509(100/Τ)-4· 8489*1η(Τ/100)-0· 000544*S，T = +273. 15,由此計算 出水汽平衡器溫度下的C02分壓即pC02(T_ wet)后，再將其轉換成現場表層海水的C02分 壓，pC02 (Tin_situ，wet) = pC02 (Teq，wet) X exp [0· 0433 X (Tin_situ-Teq) -4. 35 X 10-5 X (Tin_situ2- 0 ]。
[0022] 所述的步驟3)為：現場數據與遙感數據進行同名點匹配的過程中，走航斷面監測 數據中計算海-氣二氧化碳通量所需的海水溫度、海水鹽度、海面風速、大氣二氧化碳分壓 和海水二氧化碳分壓五個計算參數，分別對應海表溫度、海水鹽度、海面風速、大氣二氧化 碳分壓、海水二氧化碳分壓五種遙感產品；對于走航斷面監測數據中缺失的計算參數，首先 進行遙感同名點匹配，利用遙感數據填充缺失數據，匹配時根據實際需要，設置時間窗口和 空間窗口，其中，時間窗口包括匹配時間尺度、向前匹配時間閾值及向后匹配時間閾值，空 間窗口包括匹配像素框。
[0023] 所述的步驟4)為：海-氣二氧化碳通量的計算過程，其中：
[0024] 計算公式采用目前國際上比較公認的海-氣C02通量評估方法，即海-氣C0 2 分壓差（APC02)與0)2海_氣界面氣體傳輸系數（E)乘積的計算法，公式如下：Flux = EXApC02 = kXaX(pC02 海水-pC02 大氣）Χ24Χ1(Γ2,單位為 mmol α)2πΤ2(Γ。k 為氣體交 換速率（cm IT1) ;a為海水中C02溶解度（moles n^atnT1) ;pC02海水為海水C02分壓（pC02sw/ 4已1：111)$〇)2大氣為大氣(：02分壓化〇) 2_/^31：111)。其中：（1)3的計算采用如下公式：111(&) =-60. 2409+93. 4517X (100/T)+23. 3585X In(T/100)+SX [0. 023517-0. 023656X (T/100 )+0· 0047036Χ (Τ/100)2]，Τ = Tin Situ/°C +273. 15, Tin situ 為海水溫度，S 為海水鹽度。在 通量計算過程中需要將溶解度單位換算成moles n^atnT1，需要乘于海水中的密度，即a = aXp。海水密度公式：P = (pw+A*S+B*S3/2+OS2)*1(T3,其中
[0025] A = 0· 824493-4. 0899*10_3*Τ+7· 6438*10-5*Τ2-8· 2467*10-7*Τ3+5· 3875*10-9* Τ4 ；
[0026] Β = -5· 72466*1(Γ3+1· 0227*1(Γ4*Τ-1· 6546*1(Γ6*Τ2 ;C = 4· 8314*1(Γ4 ;
[0027] ρ w = 999. 842594+6. 793952*10_2*Τ-9· 09529*10_3*Τ2+1· 001685*10_4*Τ3-1· 12008 3*10_6*Τ4+6. 536332*10_9*Τ5〇
[0028] (2)1^的計算采用如下公式也=1〇^^2(5(3/660)_°_5，其中，^為海面10米處風 速數據，Sc = 2073. 1-125. 62ΧΤ+3. 6276ΧΤ2-0· 043219ΧΤ3 ;Τ 為海水溫度；Κχ 為常數，由 用戶自定義輸入，默認為〇. 39。
[0029] 此外，海-氣二氧化碳通量計算的過程中，由于大氣二氧化碳分壓值和海面風速 值對通量計算的影響較大，根據實際計算需求可設置統一值用于計算。在計算海-氣二氧 化碳通量時，也根據實際情況設置氣體傳輸速率。
[0030] 本發明與現有技術相比具有有益效果：
[0031] 第一，本發明有效地結合了現場觀測的走航斷面數據和連續、大面觀測的衛星遙 感數據進行碳收支的計算，共同為我國近海海域海-氣二氧化碳通量的評估及我國區域碳 循環系統的宏觀調控服務。這種方式充分發揮了衛星遙感觀測數據大面積同步、高時空頻 率、實時觀測、長期穩定的觀測優勢和現場數據精度高的優點，彌補了因現場觀測條件限制 造成的數據缺失，提高了現場和遙感數據的可用性。
[0032] 第二，傳統方法中，碳收支的計算值直接由離散點的二氧化碳通量值積分后獲得。 為消除離散的現場觀測點由于時空分布不規則引起的數據值不均勻問題，本方法對離散數 據首先做了網格化處理，形成了分布均勻的柵格面圖層用于碳收支的計算。同時在網格化 過程中，可根據實際需要設置網格化范圍及網格化空間分辨率的大小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033] 圖1為實現本發明的技術流程示意圖；
[0034] 圖2 (a)為對春季度的海-氣二氧化碳通量進行網格化運算后的效果圖；
[0035] 圖2 (b)為對夏季度的海-氣二氧化碳通量進行網格化運算后的效果圖；
[0036] 圖2(c)為對秋季度的海-氣二氧化碳通量進行網格化運算后的效果圖；
[0037] 圖2(d)為對冬季度的海-氣二氧化碳通量進行網格化運算后的效果圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0039] 如圖1所示，走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法包括如下步 驟：
[0040] 1)獲取一年四個季度的多組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據，選取計算所需參 數，填充缺失數據，剔除異常數據并統一數據格式；
[0041] 2)對每組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據中的干空氣二氧化碳摩爾數進行原 位校正，得到現場的大氣二氧化碳分壓和海水二氧化碳分壓數據；
[0042] 3)利用海洋遙感產品對缺失的參數進行同名點匹配，得到完整的海水溫度、海水 鹽度和海面風速數據；
[0043] 4)根據步驟2)、步驟3)得到的參數進行海-氣二氧化碳通量計算，得到各季度 的海-氣二氧化碳通量數據；
[0044] 5)對步驟4)得到的各季度海-氣二氧化碳通量數據進行網格化，得到各季度 海-氣二氧化碳通量網格數據；
[0045] 6)對步驟5)所得到的各季度海-氣二氧化碳通量網格數據，在時空尺度上進行積 分，得到各季度的海域碳收支值，匯總后得到年度海域碳收支值。
[0046] 所述的步驟1)包括：保留計算所需參數、填充缺失數據、剔除異常數據、統一數據 格式；其中，
[0047] 保留的計算所需參數分為兩種：（1)用于碳收支計算的相關參數：海水溫度、海水 鹽度、海面風速，（2)用于原位校正的相關參數：干空氣二氧化碳摩爾數、水體二氧化碳摩 爾數、平衡器水溫、采水口水溫、現場溫度、現場鹽度、大氣壓；
[0048] 填充缺失數據：對于監測數據中的缺省數據進行填充，其中，干空氣二氧化碳摩爾 數若存在缺省的數據，采用數據平滑的方式進行填充；
[0049] 剔除異常數據：對于監測數據中變異較大，不符合正常水平的數據進行剔除，以避 免因數據精度問題帶來對最終計算結果的影響；
[0050] 統一數據格式：對經過上述幾步處理后的監測數據進行格式統一，統一到規范的 計算格式。
[0051] 所述的步驟2)為：對每組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據中的干空氣二氧化碳 摩爾數進行原位校正的過程得到大氣二氧化碳分壓和海水二氧化碳分壓數據；其中，
[0052] 大氣二氧化碳分壓校正時輸入以下4個參數：干空氣二氧化碳摩爾數 XC02atm、現場大氣壓Patm、現場溫度Tin_situ、現場鹽度S，根據公式計算獲得大氣C0 2分 壓：pC02atm = XC02atmX (Patm/1013. 25-pH20)，其中 pH20 為飽和水氣壓，1η(ρΗ20)= 24. 4543-67. 4509 (100/T)-4. 8489*ln(T/100)-0.000544*S，溫度為絕對溫度：T = Tin_situ/°C +273. 15 ；
[0053] 海水二氧化碳分壓校正時輸入以下5個參數水體二氧化碳摩爾數XC02SW、平 衡器壓力/大氣壓Ρε(1、平衡器水溫Τε(1、采水口水溫Tin_ situ、現場鹽度S，根據公式計算 獲得海水 C02 分壓：pC02(Te(1，wet) = XC02SWX (Peq/1013. 25-pH20)，其中 1η(ρΗ20)= 24. 4543-67. 4509(100/Τ)-4· 8489*1η(Τ/100)-0· 000544*S，T = +273. 15,由此計算 出水汽平衡器溫度下的C02分壓即pC02(T_ wet)后，再將其轉換成現場表層海水的C02分 壓，pC02 (Tin_situ，wet) = pC02 (Teq，wet) X exp [0· 0433 X (Tin_situ-Teq) -4. 35 X 10-5 X (Tin_situ2- ο ]。
[0054] 所述的步驟3)為：現場數據與遙感數據進行同名點匹配的過程中，走航斷面監測 數據中計算海-氣二氧化碳通量所需的海水溫度、海水鹽度、海面風速、大氣二氧化碳分壓 和海水二氧化碳分壓五個計算參數，分別對應海表溫度、海水鹽度、海面風速、大氣二氧化 碳分壓、海水二氧化碳分壓五種遙感產品；對于走航斷面監測數據中缺失的計算參數，首先 進行遙感同名點匹配，利用遙感數據填充缺失數據，匹配時根據實際需要，設置時間窗口和 空間窗口，其中，時間窗口包括匹配時間尺度、向前匹配時間閾值及向后匹配時間閾值，空 間窗口包括匹配像素框。
[0055] 所述的步驟4)為：海-氣二氧化碳通量的計算過程，其中：
[0056] 計算公式采用目前國際上比較公認的海-氣C02通量評估方法，即海-氣C0 2 分壓差（APC02)與0)2海_氣界面氣體傳輸系數（E)乘積的計算法，公式如下：Flux = EXApC02 = kXaX(pC02 海水-pC02 大氣）Χ24Χ1(Γ2,單位為 mmol α)2πΤ2(Γ。k 為氣體交 換速率（cm IT1) ;a為海水中C02溶解度（moles n^atnT1) ;pC02海水為海水C02分壓（pC02sw/ 4已1：111)$〇)2大氣為大氣(：02分壓化〇) 2_/^31：111)。其中：（1)3的計算采用如下公式：111(&) =-60. 2409+93. 4517X (100/T)+23. 3585X In(T/100)+SX [0. 023517-0. 023656X (T/100 )+0· 0047036Χ (Τ/100)2]，Τ = Tin Situ/°C +273. 15, Tin situ 為海水溫度，S 為海水鹽度。在 通量計算過程中需要將溶解度單位換算成moles n^atnT1，需要乘于海水中的密度，即a = aXp。海水密度公式：P = (pw+A*S+B*S3/2+OS2)*1(T3,其中
[0057] A = 0· 824493-4. 0899*10_3*Τ+7· 6438*10-5*Τ2-8· 2467*10-7*Τ3+5· 3875*10-9* Τ4 ；
[0058] Β = -5· 72466*1(Γ3+1· 0227*1(Γ4*Τ-1· 6546*1(Γ6*Τ2 ;C = 4· 8314*1(Γ4 ;
[0059] ρ w = 999. 842594+6. 793952*10_2*Τ-9· 09529*10_3*Τ2+1· 001685*10_4*Τ3-1· 12008 3*10_6*Τ4+6. 536332*10_9*Τ5〇
[0060] (2)1^的計算采用如下公式也=1〇^^2(5(3/660)_°_5，其中，^為海面10米處風 速數據，Sc = 2073. 1-125. 62ΧΤ+3. 6276ΧΤ2-0· 043219ΧΤ3 ;Τ 為海水溫度；Κχ 為常數，由 用戶自定義輸入，默認為〇. 39。
[0061] 此外，海-氣二氧化碳通量計算的過程中，由于大氣二氧化碳分壓值和海面風速 值對通量計算的影響較大，根據實際計算需求可設置統一值用于計算。在計算海-氣二氧 化碳通量時，也根據實際情況設置氣體傳輸速率。
[0062] 實施例
[0063] 1)獲取參與年碳收支總量計算的多組斷面走航監測數據，包括春、夏、秋、冬四個 季度，每個季度至少包含一個航次。本實施例中選取了 2011年度杭州灣附近走航監測航 次數據，每個季度各一組（數據經人為加密修改）。首先對現場數據進行預處理，保留計算 所需參數，剔除異常數據并統一格式。保留的參數分為兩種：（1)用于碳收支計算的相關參 數：海水溫度（°C )、海水鹽度（PSU)、海面風速（m/s)。（2)用于原位校正的相關參數：干空 氣二氧化碳摩爾數（μ mol/mol)、水體二氧化碳摩爾數（μ mol/mol)、平衡器水溫（°C )、采 水口水溫（°C )、現場溫度（°C )、現場鹽度（PSU)、現場大氣壓（hpa)。預處理時剔除異常數 據，并對于缺省數據進行填充。其中，干空氣二氧化碳摩爾數若存在缺省的數據采用數據平 滑的方式進行填充。現場數據處理前后對比如表1所示。
[0064] 表1 (a)數據預處理前
[0065] C02走航式斷面監測--化學、氣象連續監測數據
[0066]
【權利要求】
1. 一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法，其特征在于包括如下步 驟： 1) 獲取一年四個季度的多組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據，選取計算所需參數， 填充缺失數據，剔除異常數據并統一數據格式； 2) 對每組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據中的干空氣二氧化碳摩爾數進行原位校 正，得到現場的大氣二氧化碳分壓和海水二氧化碳分壓數據； 3) 利用海洋遙感產品對缺失的參數進行同名點匹配，得到完整的海水溫度、海水鹽度 和海面風速數據； 4) 根據步驟2)、步驟3)得到的參數進行海-氣二氧化碳通量計算，得到各季度的 海-氣二氧化碳通量數據； 5) 對步驟4)得到的各季度海-氣二氧化碳通量數據進行網格化，得到各季度海-氣二 氧化碳通量網格數據； 6) 對步驟5)所得到的各季度海-氣二氧化碳通量網格數據，在時空尺度上進行積分， 得到各季度的海域碳收支值，匯總后得到年度海域碳收支值。
2. 根據權利要求1所述的一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法， 其特征在于所述的步驟1)包括：保留計算所需參數、填充缺失數據、剔除異常數據、統一數 據格式；其中， 保留的計算所需參數分為兩種：（1)用于碳收支計算的相關參數：海水溫度、海水鹽 度、海面風速，（2)用于原位校正的相關參數：干空氣二氧化碳摩爾數、水體二氧化碳摩爾 數、平衡器水溫、采水口水溫、現場溫度、現場鹽度、大氣壓； 填充缺失數據：對于監測數據中的缺省數據進行填充，其中，干空氣二氧化碳摩爾數若 存在缺省的數據，采用數據平滑的方式進行填充； 剔除異常數據：對于監測數據中變異較大，不符合正常水平的數據進行剔除，以避免因 數據精度問題帶來對最終計算結果的影響； 統一數據格式：對經過上述幾步處理后的監測數據進行格式統一，統一到規范的計算 格式。
3. 根據權利要求1所述的一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法， 其特征在于所述的步驟2)為：對每組走航斷面海-氣二氧化碳監測數據中的干空氣二氧化 碳摩爾數進行原位校正的過程得到大氣二氧化碳分壓和海水二氧化碳分壓數據；其中， 大氣二氧化碳分壓校正時輸入以下4個參數：干空氣二氧化碳摩爾數XC02atm、現場大 氣壓Patm、現場溫度lsitu、現場鹽度S，根據公式計算獲得大氣C02分壓：pC0 2 atm = XC02atm X(Patni/1013. 25 - pH20)，其中 pH20 為飽和水氣壓，In (pH20) = 24.4543 - 67.4509(100/ T) - 4·8489*1η(Τ/100) - 0.00〇544*S，溫度為絕對溫度：T = Tin_situ/° C + 273· I5 ; 海水二氧化碳分壓校正時輸入以下5個參數水體二氧化碳摩爾數XC02SW、平衡器壓 力/大氣壓匕,、平衡器水溫?；,、采水口水溫Tin_situ、現場鹽度S，根據公式計算獲得海水 C02 分壓：pC02 (Teq，wet) = XC02swX(Pe/1013.25- pH20)，其中111(口!120)= 24.4543 -67.4509(100/1')- 4.8489*111(1'/100)- 0.000544*5，了 = 1；(1/。0 + 273.15，由此計算出 水汽平衡器溫度下的C02分壓即pC02 wet)后，再將其轉換成現場表層海水的C02分 壓，pC02 (Tin_situ, wet) = pC02 (Teq，wet) X exp [0· 0433 X (Tin_situ-T叫）-4· 35 X 10-5 X (Tin_situ2 -Teq2)]。
4. 根據權利要求1所述的一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法， 其特征在于所述的步驟3)為：現場數據與遙感數據進行同名點匹配的過程中，走航斷面監 測數據中計算海-氣二氧化碳通量所需的海水溫度、海水鹽度、海面風速、大氣二氧化碳分 壓和海水二氧化碳分壓五個計算參數，分別對應海表溫度、海水鹽度、海面風速、大氣二氧 化碳分壓、海水二氧化碳分壓五種遙感產品；對于走航斷面監測數據中缺失的計算參數，首 先進行遙感同名點匹配，利用遙感數據填充缺失數據，匹配時根據實際需要，設置時間窗口 和空間窗口，其中，時間窗口包括匹配時間尺度、向前匹配時間閾值及向后匹配時間閾值， 空間窗口包括匹配像素框。
5. 根據權利要求所述的一種走航斷面監測與衛星遙感結合的海域碳收支計算方法，其 特征在于所述的步驟4)為：海-氣二氧化碳通量的計算過程，其中： 計算公式采用目前國際上比較公認的海-氣C02通量評估方法，即海-氣C02分壓差 (Δ/?(Χ)2)與〇}2海-氣界面氣體傳輸系數（E)乘積的計算法，公式如下：Flux = EXA/?C02 =々Xa X (/?C02 海水-/?C02 大氣）X 24X 1(Γ2,單位為 mmol C02 πΓ2 (Γ ; 左為氣體交換速率（cm IT1) 為海水中C02溶解度（moles m_2 atnTOpCC^海水為海水 C02 分壓（pC02sw /// atm) ;/7C02 大氣為大氣 C02 分壓 〇7C02atm /// atm); 其中：（l)a 的計算采用如下公式：ln(a) = -60. 2409 + 93. 4517X (100/T) + 23. 3585Χ1η(Τ/100) + [0. 023517 - 0. 023656 X (Τ/100) + 0. 0047036 X (Τ/100)2], Τ =Tin situ /°C + 273. 15，Tin situ為海水溫度，S為海水鹽度； 在通量計算過程中需要將溶解度單位換算成moles πΓ2 atnT1，需要乘于海水中的密度， 即 a 二a X P ; 海水密度公式為 P =( P w+A*S+B*S3/2+C*S2) *1(Γ3,其中：Α=0· 824493-4. 0899*1(Γ3*Τ+7 .6438*10-5*Τ2-8. 2467*10-7*Τ3+5. 3875*10-9*Τ4 ; Β=-5. 72466*1(Γ3+1.0227*1(Γ4*Τ-1.6546*1(Γ6*Τ 2 ;C=4. 8314*10_4 ; Ρ w=999. 842594+6. 793952*1(Γ2*Τ-9. 09529*1(Γ3*Τ2+1. 001685*1(Γ4*Τ3-1. 120083* 10_6*Τ4+6. 536332*10_9*Τ5 ； (2)k的計算采用如下公式(5^/66〇Γ°_5,其中，?/1(ι為海面10米處風速數 據，5b = 2073.1 - 125.62 X T + 3.6276Χ Τ2 - 0.043219 X Τ3;Τ 為海水溫度；為 常數，由用戶自定義輸入，默認為〇. 39 ; 此外，海-氣二氧化碳通量計算的過程中，由于大氣二氧化碳分壓值和海面風速值對 通量計算的影響較大，根據實際計算需求可設置統一值用于計算； 在計算海-氣二氧化碳通量時，也根據實際情況設置氣體傳輸速率。
【文檔編號】G06F19/00GK104217098SQ201410332117
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】杜震洪, 張豐, 劉仁義, 方磊, 孫笑笑, 吳森森 申請人:浙江大學