[发明专利]一种海气碳通量观测浮标及其工作方法

说明书

本发明提供了一种海气碳通量观测浮标及其工作方法，浮标本体包括自上至下依次为位于浮标本体上部的海面以上测量装置、位于浮标本体内部的密封舱、浮力油囊、位于浮标本体上部的海面以下测量装置以及海面以下测量装置底端连接的锚链，锚链的末端端连接有固定锚通过本发明的技术方案，能够观测海面以上、海气界面和海面以下的COsubgt;2/subgt;浓度变化，实现海气界面间的碳通量观测，并将大气COsubgt;2/subgt;浓度与海洋COsubgt;2/subgt;浓度联系起来，实现高精度二氧化碳通量的观测，此外实现无人值守、长期原位的碳通量观测，从而为研究海洋固碳能力提供技术保障，助力国家“双碳”事业。

技术领域

本发明涉及海气观测技术领域，具体而言，特别涉及一种海气碳通量观测浮标及其工作方法。

背景技术

自 1960年以来，全球CO₂浓度从280ppm上升到410ppm，联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）指出“未来20年将升温1.5摄氏度”。气候变化是关乎人类生存和各国发展的重大问题，是21世纪人类面临的最严峻的挑战之一。

海洋作为地球上最大的碳库，能够不断吸收固定转化大气中的二氧化碳，对于降低大气中CO₂含量和稳定气候变化具有突出的贡献。在垂直方向上，大气中的CO₂通过海气相互作用传递至海洋，海洋中溶解的CO₂经生物吸收、沉降沉积作用被固定在海洋中，将垂直方向上单位时间内通过单位面积的碳总量定义为碳通量，碳通量可用来量化海洋吸收大气CO₂的变化过程，评估海洋的固碳能力。

目前，海洋碳通量的观测方法主要有遥感、箱法、直接测量法等，遥感观测方法通过观测大气CO₂含量的变化来计算碳通量，无法直接观测海洋CO₂含量且观测容易受天气影响；箱法观测精度受测量仪器影响较大，测量范围小且系统误差较大；直接测量法无法进行长期原位的碳通量观测。因此现有海洋碳通量观测设备无法实现长期原位、高分辨率、海气垂直界面间的碳通量观测。

目前，对碳通量的观测设备主要聚焦于大气与土壤之间以及大气与水表层之间的碳通量测定。如公开号为CN104535522A，发明名称为一种潮间带湿地CO₂通量测量装置及其测量方法，公开了一种潮间带湿地CO₂通量测量装置及其测量方法，采用红外气体分析仪测量碳通量气室内CO₂浓度随时间的变化，得到大气与潮间带湿地之间的二氧化碳通量。然而该装置仅测量密闭气室内的碳通量，而环境中的碳通量是长期变动的，该装置忽略了外界环境的干扰，具有一定的局限性。公开号为CN110203333A，发明名称为一种基于北斗铱星双星通信的海-气耦合实时观测浮标系统，公开了一种基于北斗铱星双星通信的海-气耦合实时观测浮标系统，采用涡动相关法通量测量模块测量湍流脉动信号，以计算CO₂浓度脉动与垂直风速脉动的协方差，得到CO₂通量。然而该装置仅测量了大气与海表面之间的碳通量，忽略了海水中碳通量的变化，具有一定的局限性。

因此，现有观测设备未考虑海气两相介质的碳通量变化，所得到的碳通量数据颇具争议，无法实现海气碳通量的精准观测，成为制约评估海洋固碳能力、发展海洋固碳潜力的技术瓶颈。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种海气碳通量观测浮标及其工作方法，能够观测海面以上、海气界面和海面以下的CO₂浓度变化，实现海气界面间的碳通量观测，并将大气CO₂浓度与海洋CO₂浓度联系起来，实现高精度二氧化碳通量的观测，此外实现无人值守、长期原位的碳通量观测，从而为研究海洋固碳能力提供技术保障，助力国家“双碳”事业。