一种海水吸收大气CO2能力调控因子的评估方法与流程

本发明涉及海水吸收大气co2能力调控因子的评估，尤其涉及一种海水吸收大气co2能力调控因子的评估方法。

背景技术：

1、我国陆架边缘海面积约占全球的12.5％，是世界上最宽的陆架边缘海之一，海水吸收大气co2的潜力巨大。然而，我国陆架边缘海纵跨温带、亚热带、热带，生态系统结构差异显著，加上涡旋、内波、上升流等中尺度现象显著，海水吸收大气co2能力具有显著的时空变异性且调控因子不易辨别，限制我国陆架边缘海碳汇潜力的充分挖掘。因此可见，科学准确的评估我国陆架边缘海吸收大气co2能力的调控因子是评估我国陆架边缘海吸收大气co2能力及挖掘我国陆架边缘海碳汇潜力的关键，具有十分重要的研究意义和应用价值。

2、目前海水吸收大气co2能力调控因子的评估中，通常使用的是基于大量实测数据相关性分析的定性分析方法，大量实测数据的获取耗时耗力、成本较高，易受海况条件等因素的限制，并且定性分析准确性有限。此外，近年来单一影响因子对海水吸收大气co2能力调控的定量评估方法也取得了一定的进展，如takahashi评估了温度变化对海水吸收co2能力的影响作用，虽然在一定程度上可实现该因子的半定量评估，但是无法科学理清该因子与其他调控因子的协同作用，无法辨别不同影响因子对海水吸收大气co2能力的协同调控作用，难以科学的筛选主控因子。因此，整体而言目前尚欠缺海水吸收大气co2能力调控因子的定量评估方法，不能实现不同影响因子的协同评估，难以科学准确评估陆架边缘海吸收大气co2能力及其未来的发展演变趋势，限制了海洋碳汇潜力的挖掘。

3、近年来，海洋时间序列观测技术不断发展，可以获取更具区域代表性、实时性和长时序性等特点观测数据，尤其在海洋资源和环境调查等领域已展现出其特有的技术优势。因此，利用海洋时间序列观测数据，建立一种高效、科学、充分利用时间序列观测数据资料对我国陆架边缘海吸收大气co2能力调控因子的评估方法，实现不同调控因子包括温度、河流输入、生物活动、垂直混合、海-气交换等对海水吸收大气co2能力影响作用的定量评估和主控因子的精确提取，对于科学评估我国陆架边缘海吸收大气co2能力、增汇潜力及其未来的发展演变趋势均具有重要意义。

技术实现思路

1、根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种海水吸收大气co2能力调控因子的评估方法，具体包括如下步骤：

2、获取海水温度、海水盐度、海水溶解氧、海表和大气二氧化碳分压、海水总溶解无机碳、海水总碱度时间序列的实测数据资料；

3、基于陆架边缘海碳循环的基本特征初步评估获取数据的质量并分析获取数据之间的相互匹配性；

4、梳理海水吸收大气co2能力主要调控因子的类型并构建初步评估模型；

5、将对应于起始时间的海水温度、海水盐度、海水溶解氧、海表和大气二氧化碳分压、海水总溶解无机碳、海水总碱度的实测数据作为原始特征数据，根据时间的推移评估海水温度、河流输入、生物活动、垂直混合以及海-气交换多项调控因子的变化对海水吸收大气co2能力的影响作用；

6、将不同调控因子影响作用的量值加和与实际海水吸收大气co2能力的变化量进行比较，二者差值为初步评估模型的残余项，将该残余项表征计算偏差，通过对比验证处理对初评估结果进行修正和调整；

7、将不同调控因子的影响作用的量值与实际海水吸收大气co2能力的变化量进行比较，评估单一影响因子对海水吸收大气co2能力的影响作用所占的比例，从而筛选出主要调控因子。

8、所述生物活动对海水吸收co2能力的影响作用评估方式为：

9、

10、式中，dbioflux为生物活动对海水吸收大气co2能力的影响作用；kti为对应于起始时刻ti海水温度ti的气体传输速率；kti,si为对应于起始时刻ti的海水温度ti及海水盐度si的co2溶解度系数；是海水pco2的量值，dici及talki为起始时刻ti海水总溶解无机碳和总碱度的量值；dbiodici及dbiotalki为生物活动影响导致的海水总溶解无机碳和总碱度的变化量值；pco2,air为大气co2分压；fluxi为起始时刻ti海水吸收大气co2的量。

11、

12、

13、式中doi及doi+1分别为起始时刻ti和评估时刻ti+1海水溶解氧含量；ko2为氧气o2的传输系数，dosat,i为起始时刻ti的溶解氧饱和度。

14、所述垂直混合对海水吸收co2能力的影响作用评估方式为：

15、

16、dmixdici＝((mldi+1-mldi)÷(ti+1-ti)+kz÷(mldi+1-mldi))×(dici,ss-dici)÷mldi

17、dmixtalki＝((mldi+1-mldi)÷(ti+1-ti)+kz÷(mldi+1-mldi))×(talki,ss-talki)÷mldi

18、式中dmixflux为垂直混合作用对海水吸收大气co2能力的影响作用；dmixdici及dmiixtalki为垂直混合作用导致的海水dic和talk的变化量值；mldi及mldi+1分别为起始时刻ti和评估时刻ti+1混合层深度，kz为混合层垂直扩散率，dici,ss、talki,ss为起始时刻ti次表层海水dic、talk的量值。

19、所述海-气交换作用对海水吸收co2能力的影响作用评估方式为：

20、

21、dasdici＝fluxi×(ti+1-ti)÷(mldi×ρi)

22、式中dasflux为海-气交换作用对海水吸收大气co2能力的影响作用；dasdici为海-气交换作用导致的海水dic的变化量值；ρi为起始时刻ti的海水密度。

23、由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种海水吸收大气co2能力调控因子的评估方法，本发明采用时间序列观测数据资料，更具区域代表性、实时性和长时序性等特性，可高效率、低成本的实现我国陆架边缘海吸收大气co2能力调控因子的评估，克服了传统方法需要依托大量海上实测数据等的限制。另外本发明基于我国陆架边缘海碳循环的基础特征，进行海水吸收大气co2能力不同调控因子的分类，增强不同调控因子过程的特征表达能力，可科学定量评估不同调控因子的影响作用，精确提取主控因子，与传统的相关性定性分析法或者单因子定量评估法相比准确性显著提高。

技术特征：

1.一种海水吸收大气co2能力调控因子的评估方法，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的一种海水吸收大气co2能力调控因子的评估方法，其特征在于：所述生物活动对海水吸收co2能力的影响作用评估方式为：

3.根据权利要求1所述的一种海水吸收大气co2能力调控因子的评估方法，其特征在于：所述垂直混合对海水吸收co2能力的影响作用评估方式为：

4.根据权利要求1所述的一种海水吸收大气co2能力调控因子的评估方法，其特征在于：所述海-气交换作用对海水吸收co2能力的影响作用评估方式为：

技术总结
本发明公开了一种海水吸收大气CO<subgt;2</subgt;能力调控因子的评估方法，包括：获取实测数据资料、并分析获取数据之间的相互匹配性；梳理海水吸收大气CO<subgt;2</subgt;能力主要调控因子的类型并构建初步评估模型；将不同调控因子影响作用的量值加和与实际海水吸收大气CO<subgt;2</subgt;能力的变化量进行比较，通过对比验证处理对初评估结果进行修正和调整；将不同调控因子的影响作用的量值与实际海水吸收大气CO<subgt;2</subgt;能力的变化量进行比较，评估不同影响因子对海水吸收大气CO<subgt;2</subgt;能力的影响作用所占的比例，从而筛选出主要调控因子。本发明可高效率、低成本的实现我国陆架边缘海吸收大气CO<subgt;2</subgt;能力调控因子的科学评估以及主控因子的精准提取，克服了传统方法需要依托大量海上实测数据等的限制，准确性也得到显著提高。

技术研发人员：徐雪梅,王菊英,臧昆鹏,赵化德,郑楠,韩建波,陈虹
受保护的技术使用者：国家海洋环境监测中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13