用于确定封存的大气碳的净量的方法技术

公开了增强碳封存的过程和用于计算通过铁施肥过程增强海洋光合生产量所体现的封存的大气碳的量的方法。该方法和过程包括：(1)限定项目边界；(2)获得项目边界内和超出项目边界的一些基准测量值、度量和观测值；(3)在项目边界内应用铁化合物以增强光合作用；(4)获得在引入铁化合物之前和之后，在项目边界内和邻近项目边界处的一些测量值、度量和观测值；以及最后(5)基于来自步骤2和步骤4的测量值应用一方法以确定封存的大气碳的净量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过海洋铁施肥增强大气碳的封存的过程和方法、以及用于计算从所述过程和方法捕获的净碳的方法
涉及温室气体的减少、碳抵消方法论、碳封存、环境科学和环境可持续性的本专利技术属于用于增强大气碳的封存的领域，大气碳的封存通过使海洋水域铁施肥最大化以增强光合作用生产量而增强。
技术介绍
通过海洋过程的碳封存还可以被称为“蓝碳”。采用海洋铁施肥(OIF)的一个原因是促使海洋的富营养低叶绿素(HNLC1)的区域中的大气CO2的减小。大气二氧化碳的移除有两个方面：第一组成部分是响应于透光水域的光合作用活性(浮游植物大量繁殖)的CO2的吸入以及转换成有机碳。这导致表层海洋中CO2分压减小生成跨过空气-海洋界面的负梯度以及来自大气的CO2的净通量(吸入)。第二组成部分是浮游植物有机碳的一部分转移至恒定温跃层之下的深海(碳输出)，在该深海区域有机碳将被封存并且与大气隔离一时间段，根据项目位置中的海洋环流(circulation，循环)模式，该时间段以百年至千年来计量。这两个组成部分的结合通常被称为CO2生物泵，并且是海洋吸入一些人为排放到大气的CO2的过程之一。实际上，自工业革命开始，海洋估计已吸收了人为释放到大气中的CO2的约30％(Sabine等人，2004)2。迄今为止已经实施的12次IOF3实验已经引起了光合作用活性的增加(即，增加的叶绿素浓度)。这十三个研究中的三个[Boyd等人，20044；Bishop等人，20045；Smetacek等人，20126]报告了净的但是变化的碳输出[Williamson等人，2012]7。但是，在一些情况下，最高达50％的通过IOF生成的大量繁殖的生物量下沉至1000m深度以下[Smetacek等人，2012，Smetacek等人，提交]48，相似的长期观测已经报告了以下自然大量繁殖[Blain等人，2007]9。近来对于西北太平洋和亚热带太平洋中从自然发生的季节性浮游植物大量繁殖输出的碳进行的测量表明生物泵比之前认为的更有效。在名为VERTIGO(全球海洋内的竖向传输)的实验中，包括平衡浮力的沉积物收集器的新技术用于查看在混合层之下的有机碳的结果，并发现至深海(500m以下)的输出是之前认为的2-5倍[Buesseler等人，2007]10。相似地，通过对南大洋进行铁施肥来刺激的大量繁殖的观测(例如，在克尔格伦高原上)与之前的观测相比显示了非常高的碳输出率[Blain等人，2007]11。最近，已经使用数字模型来模拟对于天然铁循环的生态响应。当与海洋环流和生物地球化学模型结合时，这些模拟提供了比之前可能更真实的海面CO2减小的预测[Jin等人，200812；Aumont和Bopp，200613，Zahariev等人，200814]。Aumont和Bopp[2006]的模拟结果表明全海洋OIF将在100年内移除大气中33ppm的CO2。这相当于略大于自19世纪初以来增加的大气CO2水平的25％。Zahariev等人[2008]使用了不同的模型组计算出全球海洋OIF将使CO2吸收增强大约2004年人为排放的11％，但是在持续施肥的情况下，这也仅仅能维持一年或两年[Zahariev，Christian和Denman，2008]。虽然量小得多，但是该量仍相当于许多其他排放减小策略，例如中等渗透的风力和低渗透的风力。因此，传统的OIF是一种可以应用以减小全球大气CO2水平的缓解技术，但不是最好的。持久性OIF的碳封存的“持久性”问题有两个组成部分。第一组成部分是防止封存的碳返回大气的时间长度。封存时间是关于颗粒有机碳沉淀深度的函数，颗粒有机碳沉淀深度本身是沉淀率(分类、浮游植物的摄食(grazing)、颗粒密度、聚集度、压载(ballasting))和施肥区域(patch)下的海洋环流模式的函数。深海混合是一个在数百年至一千年的时间段中出现的缓慢过程。海洋学团队良好地建立了将(最后与大气接触的)随时间的水柱的深度与水的未来轨迹相关联的能力。天然追踪物(例如，氡，C14)和人造追踪物例如氚、CFC(氟氯烃)、SF6(六氟化硫)到世界海洋内的进入率或排出率的测量提供了用于环流模型的校准数据。这些模型随后可以为进行海洋施肥的任何海洋区域产生“存留时间对于深度轮廓”的曲线[England，1995；Matsumoto，2007；Fine，2011；Khatiwala等人，2012]，以及该水块(parcelofwater)大致的未来路径。通过应用诸如如上所述的一般海洋环流模型来计算来自OIF封存的碳的存留时间。当在透光带中产生的有机碳颗粒通过水柱下沉时，有机碳颗粒经历微生物呼吸或重新矿化，因为有机碳材料被转换回其无机成分，该无机成分包括CO2。大部分封存的碳在靠近海面(上部数百米)处被重新矿化，但是相当大一部分(～1-10％)可以下沉深海或甚至下沉至海床。OIF的碳封存周期由水块的未来轨迹限定，在该水块中每个有机碳单元被重新矿化。为了生成来自OIF的碳存量，应当在对应于期望存留时间段的深度处测量碳封存。碳封存的“持久性”的第二组成部分是持久时间段的限定。KyotoProtocol(京都议定书)用100年作为使六种规定温室气体(GHG)的全球变暖潜能(GWP)标准化的任意时间范围[UNFCCC，1997]。京都议定书决策者的选择包括对于气候减排措施的长期效益和短期效益的考虑[IPCC，1995；第229页]，并且是可用于可行的碳封存的最好限定。为了与全球碳政策一致，对应于100年存留时间的深度应当根据具体情况来考虑。151617181920附图说明图1：A)海洋涡流的实施例。B)图片示出了从卫星观测测量到的海面高度(SSH)；箭头和圆圈区域突出了比海面凸出(beproudof)大约20cm的海洋涡流。图2：示出了应该如何测量多种海洋学参数的示意图。“A”示出了对项目区域进行的卫星观测。这些观测会包括叶绿素(chl)、光合有效辐射(par)、海面温度(sst)以及海面高度(ssh)。现场仪器诸如能够在水柱内中竖向移动的自动水下航行器“B”，或者从海面船舶降下的竖向移动仪器“C”可以用于在卫星观测不可用的项目区域中代替卫星观测来获得数据。应当对靠近海面和接近温跃层“D”的有机碳进行观测，以确定通过水柱的竖向碳通量。竖向移动仪器诸如“C”或“B”在配备适当时可以通过测量颗粒有机碳(POC)和溶解有机碳(DOC)来获得竖向碳通量的测量值。图3：在项目初始阶段限定的海洋涡流和项目边界(初始项目边界)。图4：项目边界随净初级生产量而增加。项目区域扩展超出初始项目边界。海洋涡流保持不变。图5：包含在实际项目边界内的区域随时间而增加，净初级生产量(NNP)将增加直至比周围水域的大10％。海洋涡流保持不变。具体实施方式本专利技术提供一种用于增强碳封存的过程和方法，该碳封存的增强是因为通过铁施肥的特定过程增强了海洋光合生产量。该方法和过程包括设定项目边界，获得先前设定的项目边界内或超出该项目边界的一些(certain，可靠的，确切的)基准测量值、度量和观测值，在项目边界内应用铁化合物以增强光合作用，在引入铁化合物之后，获得在项目边界内和邻近项目边界的对应测量值、度量和观测值。此外，本专利技术提供一种基于获得的测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强海洋水域中的碳封存的方法，包括步骤：a)限定项目边界；b)获得所述项目边界内和超出所述项目边界的基准测量值、度量和观测值；c)在所述项目边界内应用铁化合物以增强光合作用；d)获得在引入铁化合物之后在所述项目边界内和邻近所述项目边界处的一些测量值、度量和观测值，以创建时间序列，所述时间序列限定了从铁化合物的引入起直到项目结束以天为基础的实际项目边界的区域，以及e)通过使用从步骤b)和d)获得的所述测量值来确定封存的大气碳的净量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.31 CA 28990511.一种用于增强海洋水域中的碳封存的方法，包括步骤：a)限定项目边界；b)获得所述项目边界内和超出所述项目边界的基准测量值、度量和观测值；c)在所述项目边界内应用铁化合物以增强光合作用；d)获得在引入铁化合物之后在所述项目边界内和邻近所述项目边界处的一些测量值、度量和观测值，以创建时间序列，所述时间序列限定了从铁化合物的引入起直到项目结束以天为基础的实际项目边界的区域，以及e)通过使用从步骤b)和d)获得的所述测量值来确定封存的大气碳的净量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基准测量值、度量和观测值选自：a)叶绿素浓度(chl)，b)光合有效辐射(par)，c)海面温度(sst)，d)日长，e)颗粒有机碳(poc)，f)溶解有机碳(doc)，g)透光带中的有机碳(CorgE)，以及h)接近深温跃层的有机碳(CorgT)。3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于下述步骤设定所述项目边界：a)选择海洋涡流作为项目位置；b)获得在铁富集之前所述海洋涡流内的净初级生产量(NPP)的基准；c)等待直到实现所述铁富集，其中，在所述涡流内的NPP达到最大值之后，所述NPP将减小直到处于与邻近水域相比的相同值；以及d)围绕铁富集的海洋涡流界定所述项目边界，其中，所述NPP比周围水域大10％或更多。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在远洋海域内存在被认为是高营养...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·格罗斯，
申请(专利权)人：卢森特生物科学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA