[发明专利]陆地-大气界面气体交换通量的标定系统及方法

说明书

一种陆地‑大气界面气体交换通量的标定系统及方法，该标定系统包括：交换过程模拟单元，将标准气体钢瓶中的标准气体与储气罐的空气混合，得到混合气体；T型平衡口平衡混合空气与环境大气的气压差；因混合气体与环境大气的浓度差异，经过渗透层发生陆地‑大气交换；渗透层特征变化模拟不同类型土壤的陆地‑大气交换过程；交换通量测量单元，与交换过程模拟单元相连，检测储气罐混合气体和环境大气的浓度；环境变量测量单元，与交换过程模拟单元相连，根据传感器模块的数据及混合气体和环境大气的浓度，确定陆地‑大气交换通量的标准值F_s。由此，实现对密闭箱法陆地‑大气交换通量测量值F_m的误差标定，即绝对误差e_a＝F_m‑F_s。

技术领域

本发明涉及陆地生态系统-大气界面物质交换通量观测的技术领域，特别涉及一种陆地-大气界面气体交换通量的标定系统及方法。

背景技术

大气中温室气体浓度增加导致全球增温已成为气候变化研究的焦点问题，陆地-大气间气体交换过程显著影响大气中温室气体的浓度，准确度量陆地-大气交换通量(即单位时间内通过陆地与大气界面单位面积的气体质量)及其时空变化特征，是科学评估陆地生态系统温室气体源、汇强度及其对气候变化贡献的前提基础。

密闭箱法(分为静态箱法和动态箱法)是度量陆地-大气交换通量最常用的方法，其原理是采用密闭箱体覆盖于土壤植被体系之上，通过测定密闭箱体内气体浓度随时间的变化速率来计算陆地-大气交换通量。全球较普遍采用的密闭箱方法是密闭暗箱采样-气相色谱分析方法，该方法主要适用于可变组分气体(如：主要的温室气体，二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O))交换通量的度量。

密闭箱法是一种非稳态测量方法，密闭箱罩箱和气体样品采集会对环境条件(大气压力、温湿度、湍流状况和土壤气体浓度梯度)产生扰动，进而造成密闭箱法陆地-大气交换通量的测量误差，这种扰动及其造成的误差可以通过技术改进显著降低，但由于密闭箱法非稳态的测量原理，这种扰动和误差无法彻底消除，因此，急需技术方法对非稳态测量造成的陆地-大气交换通量测量误差进行定量。

除了扰动环境条件导致测量误差外，全球各研究机构依据测量对象和实验条件的不同，在实验布设、密闭箱体设计、气体样品采集和浓度检测、交换通量计算、数据质量控制、环境参数校正等多方面采用了差异化方案，这些测量方案的差异可能影响陆地-大气交换通量的测量精度。

申请人发现目前尚缺少技术方法能够对密闭箱法非稳态测量和差异化测量方案造成的交换通量测量误差进行标定，进而导致国家温室气体排放清单编制和减排策略评估的不确定性，当前亟待研发陆地-大气界面气体交换通量的标定系统与方法，对密闭箱法陆地-大气交换通量的测量误差进行标定，全面提升陆地生态系统-大气界面物质交换通量的观测技术水平。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种陆地-大气界面气体交换通量的标定系统及方法，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种陆地-大气界面气体交换通量的标定系统，包括：

交换过程模拟单元，用于将标准气体钢瓶中的标准气体与储气罐的空气混合，得到混合气体；T型平衡口平衡混合气体与环境大气的气压差；因所述混合气体与环境大气的浓度差异，经过渗透层发生陆地-大气交换；渗透层特征变化模拟不同类型土壤的陆地-大气交换过程；

交换通量测量单元，与所述交换过程模拟单元相连，用于检测所述储气罐内混合气体和环境大气的浓度；

环境变量测量单元，与所述交换过程模拟单元相连，用于根据传感器模块的数据及所述混合气体和环境大气的浓度，确定陆地-大气交换通量的标准值。