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模型估算法是水-气界面温室气体通量监测的主要方法,所得成果也不胜枚举.然而监测过程中诸多环境因素会对最终结果产生不确定的影响.结合三峡库区澎溪河背景条件,利用模型估算法进行水-气界面温室气体通量(以CO_2为例)估算,并且采用修正Morris筛选法尝试分析模型估算法中各个参数对温室气体扩散通量(以CO_2为例)的局部敏感性.研究结果表明:利用模型估算法计算三峡澎溪河流域水-气界面温室气体通量具有较高的可行性和可靠性;风速、水温以及pH值会对监测结果产生影响,且风速越强、水温越高、pH值越小,CO_2扩散通量就越大;pH值是高灵敏参数,风速和水温是灵敏参数.在三峡库区澎溪河监测过程中更应注意pH值的精确性,每次采样前需校正仪器. 相似文献
2.
淡水系统是全球温室气体排放清单中最具不确定性的组成部分。淡水生态系统温室气体通量监测的方法多种多样，不同方法之间观测结果存在偏差，在一定程度上限制了全球或区域间的相互比较，是造成目前全球估算不确定性的重要原因。然而，目前关于淡水系统温室气体排放通量监测方法的系统梳理、比较及影响因素分析等鲜见报道。本研究在总结淡水系统温室气体排放特征的基础上，整理当前主要监测方法（箱法、边界层模型法、微气象法、倒置漏斗法）的基本原理、通用模型与算法、适用条件以及优缺点等，评价不同方法在实际应用中的适应性；进一步分析不同方法观测偏差的主要影响因素，提出当前箱法与边界层模型法存在方案众多、缺乏统一规范等问题，为研究方法的优化提供科学支撑；同时，综述了不同方法的对比研究，大部分研究发现箱法估算结果高于边界层模型法，而微气象法与箱法、边界层模型法观测的结果的一致性仍存在争议；最后，本研究提出未来应重点关注淡水系统温室气体通量监测方法的偏差来源及潜在影响，建议开展更多相关的方法学研究，进一步优化相关的估算模型及参数，研发具有普适性的监测规范，为提高监测结果的精度提供支撑。 相似文献
3.
河流是连接大陆和海洋两大碳库的桥梁,在全球碳循环中的作用举足轻重.金沙江作为长江的上游段,对区域碳循环及区域化学风化的影响非常重要.于2015年8月8-18日对金沙江下游水-气界面CO_2与CH_4通量特征进行监测与分析.采用顶空平衡法结合薄边界层模型估算法计算表层水体CO_2与CH_4的分压以及水-气界面的交换通量,并分析环境变量与其之间的相关性.研究发现,金沙江下游表层水体p(CO_2)平均值为2724.84±477.18μatm,表层水体p(CH_4)平均值为59.96±6.74μatm;水-气界面CO_2通量平均值为2.24±0.50 mmol/(m2·h),CH_4通量平均值为0.000163±0.00009 mmol/(m2·h),通量与分压趋势基本保持一致.表层水体p(CO_2)与溶解性无机碳浓度、碱度均呈显著正相关,而p(CH_4)与水温、叶绿素a浓度均呈显著正相关,CO_2通量与p(CO_2)、溶解性无机碳浓度、碱度均呈正相关,CH_4通量与p(CH_4)、风速均呈正相关,其他环境因素对通量的影响不明显,仍需进一步研究.金沙江下游水-气界面CH_4扩散通量较低,而CO_2扩散通量在世界主要河流中属于中等水平. 相似文献
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湖泊沉积物-水界面营养盐释放是研究湖泊环境行为的重点关注对象,但目前对于湖泊通量的估算方法选择缺乏横向定量比较.以南京莫愁湖为研究对象,在冬春夏3季采用静态释放培养法、机械搅拌培养法、流动培养法和间隙水浓度扩散模型法4种常见的湖泊通量培养方法进行氮磷释放对比实验.结果表明,非扩散模型法（静态释放、机械搅拌、流动培养）在冬季存在负通量,随着气温升高,夏季通量估算值为正,且该3种方法通量数值差异不显著.间隙水扩散模型法在三季实验中结果数值无负值,对比非扩散模型组具有显著差异,约低一个数量级.不同方法在培育过程中溶解氧和pH变化差异显著,流动培养法最为稳定.4种方法的通量结果在不同季节变化趋势具有显著相关性,非扩散模型法估算结果作为表观通量值,适用于计算湖泊沉积物营养盐释放总量,其中静态释放法结果稳定性较差,平行组相对标准偏差最高达70%;流动培养法稳定性最好,平行组相对标准偏差最高仅21%.扩散模型法估算结果作为理论释放值,在估算浅水湖泊通量时低于实际释放通量,适于探究深水湖泊沉积物间隙水动态释放过程,有助于分析湖泊沉积物性质.不同培养方法,有其侧重点,根据不同湖泊状况,应选取合适方法进行通量估算. 相似文献
5.
基于不同模型的大型湖泊水气界面气体传输速率估算 总被引：1，自引：0，他引：1
气体传输速率是湖泊水—气界面温室气体交换通量的重要驱动因子,但其估算具有不确定性.本研究选择3种不同的参数化方程估算大型(面积2400 km2)浅水(平均水深1.9 m)湖泊——太湖水—气界面的气体传输速率,探讨大型湖泊气体传输速率的控制因子和变化范围,为估算模型的选取提供参考.结果表明,气体传输速率的两个重要参数风应力和水体对流混合速率存在夜间高、白天低的变化特征,因此气体传输速率也存在夜间高、白天低的变化特征.总体上太湖气体传输速率主要由风力控制,可以通过风速函数估算得到.太湖水—气界面气体传输速率的年均值为1.27~1.46m/d.因气体传输速率存在空间变化,单一站点参数化的模型可能不适合其他区域湖泊水—气界面气体传输速率的估算,但湖泊的面积可能是一个有效的预测因子. 相似文献
6.
为查明三峡水库蓄水初期典型支流水-气界面CO_2和CH_4通量的日变化特征,采用LGR在线分析仪-通量箱法,于2015年9月初在库腹一级支流草堂河回水区开展连续24 h的定位观测.结果表明,24 h监测期内,支流库湾水-气界面CO_2通量变幅为-81.642~180.991 mg/(m~2·h),呈"昼吸夜放"特征,均值为17.346 mg/(m~2·h),总体为释放特征;CH_4全天均表现为释放状态,释放通量均值为0.064 mg/(m~2·h),呈"昼弱夜强"变化.相关分析结果表明,CH_4和CO_2释放通量与风速呈正相关,与表层水温、溶解氧浓度、叶绿素a浓度呈负相关,说明风速物理扰动、浮游植物光合作用是控制草堂河水-气界面气体通量最重要的环境因素.同时,干-支流相互作用形成的特殊水环境(如异重流、水温分层)也与水-气界面温室气体通量过程密切相关,但是其作用机制更为复杂,应开展进一步系统观测和深入研究. 相似文献
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开路与闭路涡度相关系统通量观测比较研究 总被引：4，自引：1，他引：4
开路(OPEC)与闭路(CPEC)两种观测系统是涡度相关技术观测通量的主要技术手段,用这两种观测系统进行通量观测时,由于系统本身的差异有可能导致观测结果的不同,因此在通量观测中对两种观测系统的观测进行比较分析是非常必要的.ChinaFLUX通量观测网络在长白山(CBS)和千烟洲(QYZ)两个试验站同时安装了OPEC和CPEC两种通量观测系统.本文计算了CPEC红外气体分析仪的CO2和水汽观测相对于OPEC观测结果的延迟时间;比较分析了OPEC和CPEC实时观测数据的功率谱和协谱;以OPEC观测系统的观测结果为标准评价了CPEC观测系统的通量结果.结果表明:QYZ和CBS两个试验站CPEC红外气体分析仪观测的CO2和H2O两种气体的延迟时间分别在7.0~8.0s、8.0~9.0s之间;OPEC和CPEC两种观测系统观测项目的功率谱与?2/3斜线一致,而协谱则符合?4/3定律.QYZ试验站的CPEC观测系统的CO2通量为OPEC的84%,而两种观测系统的潜热通量基本一致,CBS的CPEC系统的CO2通量、潜热通量分别为开路系统的80%、86%;CPEC观测系统抽气管道的衰减作用对碳通量的影响大于对水汽通量的影响,QYZ试验站的OPEC与CPEC两套系统的通量差异小于CBS;两种观测系统的CO2通量日变化趋势非常一致. 相似文献
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为明确三峡水库支流澎溪河回水区的碳收支特征,以澎溪河高阳平湖水域为研究对象,建立了河道型水库主要路径碳收支估算方法,对高阳平湖从2011年9月至2012年8月一个完整水文周年内主要路径的碳通量进行了收支动态分析.结果表明,2011年9月至2012年8月,澎溪河高阳平湖水域河流输入的碳通量为133548.55 t C,输出的碳通量为125651.82 t C,水-气界面的扩散碳通量为762.56 t C,消落带土-气界面的扩散碳通量为123.74 t C,水中气泡的释放碳通量为0.38 t C,降水输入的碳通量为104.58 t C,全年高阳平湖水域碳的净积累量为7114.63 t C,宏观上呈现碳积累特征;澎溪河高阳平湖水域水体碳素总体上呈现出河道型水库特有的纵向输移特征.高阳平湖水域上游大量碳素的输入及其在高阳平湖水域的滞留可能会是该水域水-气界面温室气体释放的主要来源.尽管总体上高阳平湖全年呈现出碳积累的特点,但一些方法依然存在不确定性(水-气界面扩散碳通量和气泡释放碳通量的时空异质性等),需要更系统、更长期的工作予以验证或改进. 相似文献
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三峡水库温室气体效应近年来备受关注.为揭示三峡水库典型支流澎溪河水-气界面CO2和CH4通量的昼夜动态规律,明晰短时间尺度下该水域温室气体释放的影响因素,在2010年6月至2011年5月的一个完整水文周年内,选择4个具有代表性的时段(2010年8、11月和2011年2、5月)对澎溪河高阳平湖水域开展昼夜跟踪观测.结果表明:2010年8、11月和2011年2、5月4次采样的CO2日总通量值分别为-8.34、73.94、28.13和-20.12 mmol/(m2·d),相应的CH4日总通量值分别为2.22、0.11、0.32和7.16 mmol/(m2·d),不同时期昼夜变化明显.研究水域CO2和CH4通量过程不具同步性:CO2昼夜通量变化可能更显著地受到水柱光合/呼吸过程的影响,但瞬时气象过程(水汽温差、瞬时风速等)在高水位时期亦可对CO2通量产生显著影响;CH4昼夜通量变化与水温条件改变更为密切. 相似文献
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冬季强风条件下森林冠层/大气界面开路涡动相关CO_2净交换通量的UU修正 总被引：1，自引：0，他引：1
冬季夜间负净CO2通量的发生机制及合理处置的研究对于准确估算北方森林碳代谢状态具有重要影响.通过对长白山阔叶红松林2002年11月~2003年4月开路涡动相关系统获得的CO2净交换通量及相应交换过程的分析,发现(ⅰ)夜间负CO2通量主要发生在强风速条件下;(ⅱ)强风速条件下的压力脉动及平流过程是夜间负净CO2通量主要原因,鉴于对压力脉动及平流过程与CO2净交换同步实时监测的困难,提出了可操作的强风条件下CO2净交换通量的上界摩擦风速(UU)修正方法,长白山阔叶红松林的UU=0.4m·s?1,这个修正也适用于白天;(ⅲ)UU修正解决了长白山阔叶红松林冬季夜间净交换负总量问题. 相似文献
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F. Viveiros T. Ferreira J. Cabral Vieira C. Silva J.L. Gaspar 《Journal of Volcanology and Geothermal Research》2008
Since October 2001, four soil CO2 flux stations were installed in the island of São Miguel (Azores archipelago), at Fogo and Furnas quiescent central volcanoes. These stations perform measurements by the accumulation chamber method and, as the gas flux may be influenced by external variables, the stations are equipped with several meteorological sensors. Multivariate regression analysis applied to the large datasets obtained allowed observing that the meteorological variables may influence the soil CO2 flux oscillations from 18% to 50.5% at the different monitoring sites. Additionally, it was observed that meteorological variables (mainly soil water content, barometric pressure, wind speed and rainfall) play a different role in the control of the gas flux, depending on the selected monitoring site and may cause significant short-term (spike-like) fluctuations. These divergences may be potentially explained by the porosity and hydraulic conductivity of the soils, topographic effects, drainage area and different exposure of the monitoring sites to the weather conditions. Seasonal effects are responsible for long-term oscillations on the gas flux. 相似文献
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Hiroshi Ishida Lars G. Golmen Julia West Martin Krüger Patricia Coombs John Arthur Berge Tastuo Fukuhara Michimasa Magi Jun Kita 《Marine pollution bulletin》2013
Carbon capture and storage (CCS) methods, either sub-seabed or in ocean depths, introduces risk of CO2 leakage and subsequent interaction with the ecosystem. It is therefore important to obtain information on possible effects of CO2. In situ CO2 exposure experiments were carried out twice for 10 days during 2005 using a Benthic Chamber system at 400 m depth in Storfjorden, Norway. pCO2 in the water above the sediment in the chambers was controlled at approximately 500, 5000 and 20,000 μatm, respectively. This article describes the experiment and the results from measured the biological responses within the chamber sediments. The results show effects of elevated CO2 concentrations on biological processes such as increased nanobenthos density. Methane production and sulphate reduction was enhanced in the approximately 5000 μatm chamber. 相似文献
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大气-水耦合模式下三维太湖湖流场研究 总被引：6，自引：1，他引：6
利用太湖区域的大气边界层三维数值模式和三维水动力学数值模式,采用气-水耦合方法,对太湖的风生流特征进行了深入研究。结果表明,太湖区域大气边界层风场具有明显的时空变化特征,与均匀定常风作用下的太湖流场相比,大气-水耦合模式下太湖流场变化较大,形成稳定湖流场所需的时间也较长。三维模式计算出的流速值明显比二维模式大(表层约大一倍,整层平均约大50％),且与实际观测值符合较好。故即使对于像太湖这样的浅水湖泊,三维水动力学模式的应用仍然是很必要的。模拟结果中还发现湖流的上下流矢有时出现非常大的切变,甚至达到了180°。由于浅水湖中仍存在两个边界层(水-气和水-土),故浅水湖中存在流矢的巨大切变是可能的。 相似文献
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气流作为湖泊、湿地等有限水域的主要驱动力之一，其演化特征是研究水-气间能量与物质传递的基础，决定了水域水环境与水生态格局，具有重要研究意义.采用室内风洞水槽，通过设置不同试验风速，研究近水面气流与风速和吹程的响应关系与演化特征，并将光滑壁面条件下的气流特征作为试验对照组，分析时间域内风速垂向分布形式、摩阻风速、特征粗糙度等变化规律，剖析频率域内风速的主频变化与波致气流边界层厚度等参数的分布特征.结果表明：近水面时均风速符合对数分布，摩阻风速与特征粗糙度均与风速呈正相关，且同等风速与吹程条件下两者均大于光滑壁面条件，波致气流边界层厚度与风速和吹程均呈正相关.分析了采用风速作为气流动力参数存在不妥的原因，认为采用摩阻风速或切应力作为气流动力参数更具合理性，基于前人研究数据的统计分析，给出了特征粗糙度与风速、吹程和水深的回归关系式.探讨了气流-风浪“同频率”的互馈模式，发现波致气流边界层厚度不只与波长有关，还受波高、波周期和水深等多因素影响，建立了考虑风浪非线性特征的波致气流边界层厚度关系式. 相似文献
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煤层上覆地层含水不均匀性电法探测的可能性 总被引：5，自引：4，他引：5
煤田上覆岩层中含水直接对煤层的开采构成威胁，本文先从理论上阐述了电阻率勘探可以探测煤层上覆地层含水不均匀性的可能性，然后用简单的断层型薄层含水模型的CSAMT正演模拟结果展示出：地下900m深处，尽管只有20m厚的的含水岩层，但在电阻率剖面上该薄层的反映具有非常明显的特征，从理论上和数值模拟实例说明，一定深度内一定厚度的薄层含水性的电阻率法探测是可能的。 相似文献
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Multi‐method virtual electromagnetic experiments for developing suitable monitoring designs: A fictitious CO2 sequestration scenario in Northern Germany 
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下载免费PDF全文 Jana H. Börner Feiyan Wang Julia Weißflog Matthias Bär Ines Görz Klaus Spitzer 《Geophysical Prospecting》2015,63(6):1430-1449
We present a numerical study for 3D time‐lapse electromagnetic monitoring of a fictitious CO2 sequestration using the geometry of a real geological site and a suite of suitable electromagnetic methods with different source/receiver configurations and different sensitivity patterns. All available geological information is processed and directly implemented into the computational domain, which is discretized by unstructured tetrahedral grids. We thus demonstrate the performance capability of our numerical simulation techniques. The scenario considers a CO2 injection in approximately 1100 m depth. The expected changes in conductivity were inferred from preceding laboratory measurements. A resistive anomaly is caused within the conductive brines of the undisturbed reservoir horizon. The resistive nature of the anomaly is enhanced by the CO2 dissolution regime, which prevails in the high‐salinity environment. Due to the physicochemical properties of CO2, the affected portion of the subsurface is laterally widespread but very thin. We combine controlled‐source electromagnetics, borehole transient electromagnetics, and the direct‐current resistivity method to perform a virtual experiment with the aim of scrutinizing a set of source/receiver configurations with respect to coverage, resolution, and detectability of the anomalous CO2 plume prior to the field survey. Our simulation studies are carried out using the 3D codes developed in our working group. They are all based on linear and higher order Lagrange and Nédélec finite‐element formulations on unstructured grids, providing the necessary flexibility with respect to the complex real‐world geometry. We provide different strategies for addressing the accuracy of numerical simulations in the case of arbitrary structures. The presented computations demonstrate the expected great advantage of positioning transmitters or receivers close to the target. For direct‐current geoelectrics, 50% change in electric potential may be detected even at the Earth's surface. Monitoring with inductive methods is also promising. For a well‐positioned surface transmitter, more than 10% difference in the vertical electric field is predicted for a receiver located 200 m above the target. Our borehole transient electromagnetics results demonstrate that traditional transient electromagnetics with a vertical magnetic dipole source is not well suited for monitoring a thin horizontal resistive target. This is due to the mainly horizontal current system, which is induced by a vertical magnetic dipole. 相似文献
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研究新一代中尺度气象模式WRF中两种大气边界层方案(MYJ,YSU)对沈阳冬季大气边界层结构模拟的影响,重点分析温度层结、低层风场、边界层高度等对污染物扩散有重要影响的气象要素.和观测数据的比对表明WRF基本能够模拟出温度风速的日变化特征,但模拟风速偏大.YSU方案由于模拟的边界层顶卷挟和边界层内混合作用较强,夜间接地逆温强度低于MYJ方案,逆温维持时间比MYJ方案短4小时,同时模拟边界层高度也高于MYJ方案,有利于污染物垂直扩散.边界层高度的3种计算方法中,湍流动能方法计算的边界层高度最高,Richardson数方法次之,位温方法得到的高度最低.Richardson数方法对临界值的选取较敏感. 相似文献