[发明专利]一种走航断面监测与卫星遥感结合的海域碳收支计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋环境监测领域，具体涉及一种走航断面监测与卫星遥感结合的海域碳收支计算方法。该方法可在中国近海海域碳收支评估及我国区域碳循环系统的宏观调控中发挥较大的实际应用。 

背景技术

控制温室气体的排放，已成为《联合国气候变化框架公约》对世界各国减排的责任限定，直接影响国家经济发展。海洋每年可从大气吸收1/3左右的人类排放碳量，在全球变化中起着重要的作用。中国海洋国土面积约为300万平方公里，占世界陆架边缘海总面积的12％，它与我国的陆地生态系统共同构成了我国区域碳循环系统，调控着我国的总CO₂收支。目前，我国的陆地生态系统已经进行了各种相关碳库吸收和排放的监测和估算工作，但对于中国海域的碳排放和吸收的格局和变化仍未有明确的说法，因此，在国家CO₂减排及环境外交谈判的严峻压力下，构建长期、稳定的海洋CO₂通量监测和评估体系，获得可靠、科学的海气CO₂通量评估结果，是极其迫切的国家需求。 

目前，我国的海洋CO₂通量观测主要以船载pCO₂走航测定为主。船载走航观测受船时限制，时间和空间覆盖度都非常低，且观测在时间上并不连续，这给海-气CO₂通量估算带来很大的不确定性。 

对于我国刚起步的海洋CO₂监测计划来说，迫切需要在监测技术、数据校验和质量控制，以及CO₂通量评估方法等方面进行规范化的应用技术开发，将多源不同尺度的CO₂监测数据进行统一、综合的处理，以获得可供我国履行国际公约和环境外交谈判的可靠的、科学的数据支撑和决策服务。 

卫星遥感观测数据具有大面积同步、高时空频率、实时观测、长期稳定及经济性的观测优势，开发遥感观测技术，结合现有的走航CO₂断面观测系统，可形成中国近海较完整的CO₂立体观测体系。 

发明内容

本发明的目的是根据中国近海海域海-气二氧化碳通量监测的业务需求及全球海-气碳循环的研究需要，克服现有技术的不足，提供一种走航断面监测与卫星遥感结合的海域碳收支计算方法。 

走航断面监测与卫星遥感结合的海域碳收支计算方法包括如下步骤： 

1)获取一年四个季度的多组走航断面海-气二氧化碳监测数据，选取计算所 需参数，填充缺失数据，剔除异常数据并统一数据格式； 

2)对每组走航断面海-气二氧化碳监测数据中的干空气二氧化碳摩尔数进行原位校正，得到现场的大气二氧化碳分压和海水二氧化碳分压数据； 

3)利用海洋遥感产品对缺失的参数进行同名点匹配，得到完整的海水温度、海水盐度和海面风速数据； 

4)根据步骤2)、步骤3)得到的参数进行海-气二氧化碳通量计算，得到各季度的海-气二氧化碳通量数据； 

5)对步骤4)得到的各季度海-气二氧化碳通量数据进行网格化，得到各季度海-气二氧化碳通量网格数据； 

6)对步骤5)所得到的各季度海-气二氧化碳通量网格数据，在时空尺度上进行积分，得到各季度的海域碳收支值，汇总后得到年度海域碳收支值。 

所述的步骤1)包括：保留计算所需参数、填充缺失数据、剔除异常数据、统一数据格式；其中， 

保留的计算所需参数分为两种：(1)用于碳收支计算的相关参数：海水温度、海水盐度、海面风速，(2)用于原位校正的相关参数：干空气二氧化碳摩尔数、水体二氧化碳摩尔数、平衡器水温、采水口水温、现场温度、现场盐度、大气压； 

填充缺失数据：对于监测数据中的缺省数据进行填充，其中，干空气二氧化碳摩尔数若存在缺省的数据，采用数据平滑的方式进行填充； 

剔除异常数据：对于监测数据中变异较大，不符合正常水平的数据进行剔除，以避免因数据精度问题带来对最终计算结果的影响； 

统一数据格式：对经过上述几步处理后的监测数据进行格式统一，统一到规范的计算格式。 

所述的步骤2)为：对每组走航断面海-气二氧化碳监测数据中的干空气二氧化碳摩尔数进行原位校正的过程得到大气二氧化碳分压和海水二氧化碳分压数据；其中，