【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋环境监测，更具体地说，它涉及一种海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法。
技术介绍
1、自工业革命以来，人类活动引起的二氧化碳（co2）等温室气体排放已经对全球气候、生态安全和人类社会经济发展造成了显著影响。厘清全球碳循环过程中主要碳储量和碳通量的格局和变率、阐明碳循环动态变化的过程和机制、提出未来碳-气候-人类系统变化和碳管理策略是迫切需要，其中碳监测/量化是最基础和最核心的问题。
2、海洋是地球上最大的活跃碳库，全球海洋生物固碳有一半位于海岸带的蓝碳生态系统之中。由于受到海水周期性潮汐变化的影响，海洋的碳汇功能强大，属于基于自然的解决方案的实践范畴，是重要的基于海洋的气候变化治理手段之一，是降低大气二氧化碳（co2）浓度、减缓全球气候变化的重要途径。
3、另一方面，海洋生态系统又会释放出二氧化碳，因此，其有可能成为碳源，海—气界面二氧化碳交换通量作为海洋碳循环的关键生物地球化学过程之一，是评价二氧化碳在海水中转移与归宿的基础，故准确确定二氧化碳的交换通量，从而获得更准确的海洋环境监测数据，为下一步海洋环境治理提供了有效保障。
4、具体到量化二氧化碳的交换通量时需要用到的关键参数为二氧化碳的海—气交换系数k，而k值和多种因素如水体温度、盐度、风速、流速、有机物含量、研究区域面积等有关，当前该参数的实时准确测定十分困难。关于k值选取多基于风速相关的经验公式，风速需要用到海上10m的风速，但实际测试时无法保证10m风速的测试，并且需要进行换算，使得计算二氧化碳交换通量的误差较大。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术在于提供一种海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，本专利技术采用氡同位素评价二氧化碳的海—气交换系数k，具有实际的数据支持，相比现有技术的经验公式更加合理，克服了计算二氧化碳交换通量误差较大的缺点，其具有可实时监测、计算简便的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，包括：
3、s1、在海表面和海表面上方10 m处分别布设至少1台rn监测仪和1台co2监测仪，用于测定表层海水和大气中的氡活度和二氧化碳分压；
4、s2、根据公式（1）计算得到该海域的海-气界面co2交换系数k，
5、k=0.27*u210*（sc/660）-0.5 （1）
6、式中，k为二氧化碳的海-气交换系数（cm·h-1），u10为海表面上方10 m处的风速（ms-1），sc/600为20℃时海水中二氧化碳的施密特数；
7、 s3、在海表面至水下40m深度范围内，布设多台原位rn监测仪以实时测试不同深度海水中222rn的活度，以及布设多个温盐深剖面仪（ctd），以刻画温盐剖面，并根据式（2）计算氡的海-气交换速率；
8、krn=(c2/c1-1)*h*λ （2）
9、式中，krn为氡的海-气交换速率（cm s-1），c2为氡同位素222rn在海洋中与母体226ra达到平衡时的氡的活度（dpm l-1），c1为不同深度下氡的活度（dpm l-1），h为c1和 c2之间对应的高度差（m），λ为氡的衰变常数（d-1）；
10、s4、根据s2和s3的k和krn，计算k和krn之间的误差，当误差在设定范围内，则判定k值合理；当误差超出设定范围时，重新验证氡同位素222rn的活度与母体226ra是否平衡，并带入式（2）求解krn值，按照式（3）计算海平面上10m的风速，并带入式（1）计算k值，再次计算k和krn之间的误差并迭代至误差在设定范围内；
11、u10=uz*kz （3）
12、式中，z为测试风速的高度（m），uz为在海平面以上z米测得的风速（m/s），kz为风速随高度的转换系数；
13、s5、根据下式计算得到海—气界面二氧化碳交换通量；
14、fco2=k*khco2*△pco2 (4)
15、式中，fco2为海-气界面co2交换通量（mmol·m-2·d-1），k为二氧化碳的海-气交换系数（cm·h-1），khco2为二氧化碳的溶解度系数（mol kg-1atm-1），△pco2为海表面和海表面上方10 m处二氧化碳分压的差值（atm-1）。
16、进一步地，s1中rn监测仪和co2监测仪监测频次为1次/30min。
17、进一步地，s3中布设至少4台原位rn监测仪，且分别设置于海洋水深10m、20m、30m、38m处。
18、进一步地，s4中误差的设定范围为不超过5%。
19、进一步地，二氧化碳溶解度系数khco2的计算方式为：
20、。
21、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过氡同位素的海-气交换系数krn来评价验证基于风速经验公式的二氧化碳海-气交换系数k是否合理，为二氧化碳海-气交换系数的实时准确测定提供了基于实事数据判断的依据，为获取海域的海-气界面co2交换通量提供了新的确定方法；通过氡同位素确定海—气交换系数k值，可实现实施准确计算的目的，精确量化海洋生态系统的二氧化碳交换通量，进而确定研究区域的海洋生态系统是碳源还是碳汇，获得了更准确的海洋环境监测数据，为评价海洋生态系统的固碳能力和潜力提供重要依据，为下一步海洋环境治理提供了有效保障。
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1.一种海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，其特征在于，S1中Rn监测仪和CO2监测仪监测频次为1次/30min。
3.根据权利要求1所述的海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，其特征在于，S3中布设至少4台原位Rn监测仪，且分别设置于海洋水深10m、20m、30m、38m处。
4.根据权利要求1所述的海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，其特征在于，S4中误差的设定范围为不超过5%。
5.根据权利要求1所述的海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，其特征在于，二氧化碳溶解度系数KHCO2的计算方式为：
【技术特征摘要】
1.一种海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，其特征在于，s1中rn监测仪和co2监测仪监测频次为1次/30min。
3.根据权利要求1所述的海—气界面二氧化碳交换通量的确定方法，其特征在于，s3中布设至少4台原位...
【专利技术属性】
技术研发人员：李德明，宋丽君，刘秀杰，张辰宇，徐杰，马启棣，于华明，张燕，
申请(专利权)人：青岛埃克曼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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