河流甲烷年排放量确定方法技术

本发明专利技术提供了河流甲烷年排放量确定方法

【技术实现步骤摘要】
河流甲烷年排放量确定方法、装置、电子设备和储存介质


[0001]本专利技术涉及甲烷核算
，具体而言，涉及一种河流甲烷年排放量确定方法
、
装置
、
电子设备和储存介质
。

技术介绍

[0002]甲烷是一种强效的温室气体，其全球增温潜势（
GWP
，
Global warming potential
）是二氧化碳的
27
倍（时间尺度为
100
年），是导致全球气候变化的重要因素之一
。
河流接收了来自陆地生态系统大量的有机碳，并在河流中经过产甲烷细菌的转化，生成甲烷排放到大气中
。
据文献报道，河流每年产生大量甲烷，是全球甲烷排放的热区，对全球甲烷收支核算有重要贡献
。
[0003]河流甲烷排放的精准核算是温室气体减排工作的基础，对于维持碳收支平衡和缓解全球气候变化具有十分重要的意义
。
目前文献中河流甲烷排放核算方法主要是通过收集已发表的论文甲烷排放的数据，运用
Monte Carlo
（蒙特卡洛）数据模拟升尺度方法得到河流甲烷的总排放量
。
基于收集甲烷排放数据的
Monte Carlo
模拟法核算河流甲烷的排放量至少存在以下的不足之处：（1）此种方法非常依赖于收集文献的原始数据的可靠性和空间分布
。
[0004]（2）无法揭示河流甲烷排放的主要影响因素及机理，不能对甲烷排放的时空差异性进行合理解释
。
[0005]（3）核算的甲烷排放量是一个总量，不能得到河流甲烷排放的空间分布，也无法根据排放量开展区域针对性的减排工作
。
[0006]因此，基于收集甲烷排放数据的
Monte Carlo
模拟法核算大尺度河流甲烷的排放量具有很大的不确定性，这不利于温室气体排放清单的建立和温室气体减排工作的开展
。
[0007]因此，专利技术一种河流甲烷年排放量的确定方法，以解决无法了解到各局部地区河流的甲烷排放情况的技术问题是十分必要的
。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在解决或改善相关技术中，无法了解到各局部地区河流的甲烷排放情况的技术问题
。
[0009]本专利技术第一方面提供了一种河流甲烷年排放量确定方法
。
[0010]本专利技术第二方面提供了一种河流甲烷年排放量确定装置
。
[0011]本专利技术第三方面提供了一种电子设备
。
[0012]本专利技术第四方面提供了一种储存介质
。
[0013]本专利技术提供了一种河流甲烷年排放量确定方法，包括：获取数据库，数据库包括河流信息；确定用于建模的至少一条建模河流，从河流信息中提取建模河流的河流信息；基于建模河流的河流信息构建核算模型；将待统计区域划分为至少两个子区域；从子区域中确定至少一条待分析河流；从河流信息中提取待分析河流的河流信息；将待分析河流的河流
信息输送至核算模型，通过核算模型计算待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量；基于待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量，计算待分析河流的甲烷的排放通量；基于每一子区域内所有待分析河流的甲烷的排放通量，确定对应子区域内的河流甲烷年排放量；基于所有子区域内的河流甲烷年排放量，确定待统计区域的河流甲烷年排放量
。
[0014]本专利技术提供的河流甲烷年排放量确定方法，先获取数据库，数据库包括河流信息；其中，数据库是预先构建的，可通过采样点对各个河流进行采样，以了解到各个河流的河流信息，也可以收集全球范围内发表的相关文献的数据，以了解到各个河流的河流信息，获取到河流信息之后，开始建模的步骤，具体的，先确定用于建模的至少一条建模河流，然后从河流信息中提取建模河流的河流信息，再基于建模河流的河流信息构建核算模型；该步骤主要是提取一些具有代表性的河流，然后构建河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量与河流的水温
、
河流水体中溶解性有机碳的浓度
、
河流的流速和河流的水深
、
河流水体中铵根浓度
、
河流水体中总磷浓度等参数之间的关联关系，这样在后期针对其他河流均可以根据核算模型中的对应关系来计算甲烷的溶存浓度和冒泡通量
。
建模之后，开始计算每一河流的溶存浓度和冒泡通量
。
具体的，将待统计区域划分为至少两个子区域，例如，按照经纬度将全球划分为网格状，确定每一个网格区域为一个子区域，然后从子区域中确定至少一条待分析河流，由于数据库中包括预先采集的各个河流的河流信息，也包括待分析河流的河流信息，这样就可以基于待分析河流的河流信息和核算模型，计算出待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量；其中，溶存浓度也即甲烷在单位体积水体中溶解的量，冒泡通量也即甲烷通过冒泡的方式单位时间单位面积向大气中排放的量，然后基于待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量，计算待分析河流的甲烷的排放通量；其中，排放通量也即排放总速率，排放通量等于冒泡通量
+
扩散通量，扩散通量通过溶存浓度计算获得，再基于每一子区域内所有待分析河流的甲烷的排放通量，确定对应子区域内的河流甲烷年排放量，最后基于所有子区域内的河流甲烷年排放量，确定待统计区域的河流甲烷年排放量
。
本专利技术建立了一套核算全球河流甲烷排放量的方法，可以预测任意某一区域的河流的甲烷的溶存浓度和排放通量，并进一步估算河流甲烷的排放总量，并将所有子区域甲烷的排放总量累加得到全球河流甲烷的总排放量，相比于传统的利用收集数据进行
Monte Carlo
模拟采用平均值核算甲烷排放量的方法，本专利技术可以有效降低全球河流甲烷排放量核算的不确定性
。
此外，利用本专利技术的方法核算河流甲烷排放量时，可以核算各个河段
、
流域及全球尺度的甲烷排放量，并能够得到河流甲烷排放的空间分布，也即可以直观了解到整体和局部区域河流甲烷排放情况，而传统的
Monte Carlo
模拟法只能核算甲烷排放总量，无法直观的了解各局部地区河流的甲烷排放情况
。
[0015]在一些技术方案中，可选地，数据库还包括冻土区域和非冻土区域，将待分析河流的河流信息输送至核算模型，通过核算模型计算待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量的步骤具体包括：确定待分析河流在冻土区域或非冻土区域；在待分析河流在冻土区域的情况下，将待分析河流的河流信息输送至第一核算模型中，并通过第一核算模型计算待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量；其中，在待分析河流在冻土区域的情况下，待分析河流的河流信息包括待分析河流的水温
、
待分析河流水体中溶解性有机碳的浓度
、
待分析河流的流速和待分析河流的水深；在待分析河流在非冻土区域的情况下，将待分析河流的河流信息输送至第二核算模型中，并通过第二核算模型计算待分析河流的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种河流甲烷年排放量确定方法，其特征在于，包括：获取数据库，所述数据库包括河流信息；确定用于建模的至少一条建模河流，从所述河流信息中提取所述建模河流的河流信息；基于所述建模河流的河流信息构建核算模型；将待统计区域划分为至少两个子区域；从所述子区域中确定至少一条待分析河流；从所述河流信息中提取所述待分析河流的河流信息；将所述待分析河流的河流信息输送至所述核算模型，通过所述核算模型计算所述待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量；基于所述待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量，计算所述待分析河流的甲烷的排放通量；基于每一子区域内所有待分析河流的甲烷的排放通量，确定对应子区域内的河流甲烷年排放量；基于所有子区域内的河流甲烷年排放量，确定待统计区域的河流甲烷年排放量
。2.
根据权利要求1所述的河流甲烷年排放量确定方法，其特征在于，所述数据库还包括冻土区域和非冻土区域，所述将所述待分析河流的河流信息输送至所述核算模型，通过所述核算模型计算所述待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量的步骤具体包括：确定所述待分析河流在所述冻土区域或所述非冻土区域；所述待分析河流在所述冻土区域的情况下，将所述待分析河流的河流信息输送至第一核算模型中，并通过所述第一核算模型计算所述待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量；其中，在所述待分析河流在所述冻土区域的情况下，所述待分析河流的河流信息包括所述待分析河流的水温
、
所述待分析河流水体中溶解性有机碳的浓度
、
所述待分析河流的流速和所述待分析河流的水深；所述待分析河流在所述非冻土区域的情况下，将所述待分析河流的河流信息输送至第二核算模型中，并通过所述第二核算模型计算所述待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量；其中，在所述待分析河流在所述非冻土区域的情况下，所述待分析河流的河流信息包括所述待分析河流的水温
、
所述待分析河流水体中铵根浓度
、
所述待分析河流水体中总磷浓度
、
所述待分析河流的流速和所述待分析河流的水深
。3.
根据权利要求2所述的河流甲烷年排放量确定方法，其特征在于，所述待分析河流在所述冻土区域的情况下，所述待分析河流的水温
、
所述待分析河流水体中溶解性有机碳的浓度
、
所述待分析河流的流速
、
所述待分析河流的水深
、
所述待分析河流的甲烷的溶存浓度和所述待分析河流的甲烷的冒泡通量之间满足如下关系式：；；其中，
Log
为对数函数，
C
为所述待分析河流的甲烷的溶存浓度，
T
为所述待分析河流的水温，
[DOC]
为水体中溶解性有机碳的浓度，
v
是所述待分析河流的流速，
F
E
为所述待分析河流的甲烷的冒泡通量，
h
为所述待分析河流的水深；
所述待分析河流在所述非冻土区域的情况下，所述待分析河流的水温
、
所述待分析河流水体中铵根浓度
、
所述待分析河流水体中总磷浓度
、
所述待分析河流的流速
、
所述待分析河流的水深
、
所述待分析河流的甲烷的溶存浓度和所述待分析河流的甲烷的冒泡通量之间满足如下关系式：；；其中，
Log
为对数函数，
C
为所述待分析河流的甲烷的溶存浓度，
T
为所述待分析河流的水温，
[NH4]
为水体中铵根浓度，
[TP]
为水体中总磷的浓度，
v
是所述待分析河流的流速，
F
E
为所述待分析河流的甲烷的冒泡通量，
h
为所述待分析河流的水深
。4.
根据权利要求1所述的河流甲烷年排放量确定方法，其特征在于，所述基于所述待分析河流的甲烷的溶存浓度和冒泡通量，计算所述待分析河流的甲烷的排放通量的步骤中，甲烷的溶存浓度
、
甲烷的冒泡通量和甲烷的排放通量满足如下关系式：；；；；；；其中，
F

【专利技术属性】
技术研发人员：夏星辉，王君峰，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：