ICS07.060 CCSA45 中华人民共和国海洋行业标准 HY/T0343.4—2022 海-气二氧化碳交换通量监测与 评估技术规程 第4部分:基于分压差的通量评估 Protocolofair-seaCO2fluxmonitoringandassessment— Part4:FluxestimationbasedonpCO2difference 2022-09-26发布 2023-01-01实施 中华人民共和国自然资源部发布 中国标准出版社出版目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅱ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 总则 2 ……………………………………………………………………………………………………… 4.1 计算流程 2 …………………………………………………………………………………………… 4.2 平均值和标准偏差计算 2 …………………………………………………………………………… 5 网格化海-气二氧化碳交换通量 3 ………………………………………………………………………… 5.1 海水二氧化碳分压 3 ………………………………………………………………………………… 5.2 大气二氧化碳分压 3 ………………………………………………………………………………… 5.3 海-气二氧化碳交换通量 3 …………………………………………………………………………… 6 非网格化海-气二氧化碳交换通量 5 ……………………………………………………………………… 6.1 海水二氧化碳分压 5 ………………………………………………………………………………… 6.2 大气二氧化碳分压 5 ………………………………………………………………………………… 6.3 海-气二氧化碳交换通量 5 …………………………………………………………………………… 7 监测区域源汇评估 6 ……………………………………………………………………………………… 附录A(资料性) 海-气交换速率及转换系数 7 …………………………………………………………… 附录B(资料性) 标准偏差传递公式 10 …………………………………………………………………… 附录C(资料性) 网格化海-气二氧化碳交换通量计算实例 12 ………………………………………… 参考文献 14 ……………………………………………………………………………………………………HY/T0343.4—2022前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件是HY/T0343《海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术规程》的第4部分。HY/T0343已 经发布了以下部分: ———第3部分:浮标监测; ———第4部分:基于分压差的通量评估; ———第7部分:现场监测二氧化碳分压数据处理。 本文件由中华人民共和国自然资源部提出。 本文件由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。 本文件起草单位:厦门大学、国家海洋环境监测中心。 本文件主要起草人:郭香会、赵化德、郑楠、王桂芝、郭利果、徐雪梅、戴民汉。 ⅠHY/T0343.4—2022引 言 海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分,海-气二氧化碳交换通量是海洋碳循环研究的重点之 一。海-气二氧化碳交换通量监测的主要方式包括船载走航式监测、浮标监测、岸基定点监测及卫星遥 感监测等。我国海-气二氧化碳交换通量监测日益业务化和常态化,亟待相关操作规程,来规范海-气二 氧化碳交换通量监测和源汇评估。HY/T0343《海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术规程》旨在统 一、规范海-气二氧化碳交换通量监测和数据处理,提高监测数据和源汇评估结果的科学性和国际可 比性。 HY/T0343《海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术规程》由以下7个部分构成: ———第1部分:断面监测; ———第2部分:浮标选址; ———第3部分:浮标监测; ———第4部分:基于分压差的通量评估; ———第5部分:卫星监测; ———第6部分:二氧化碳分压测定 非色散红外法; ———第7部分:现场监测二氧化碳分压数据处理。 ⅡHY/T0343.4—2022海-气二氧化碳交换通量监测与 评估技术规程 第4部分:基于分压差的通量评估 1 范围 本文件规定了基于海-气二氧化碳分压差,计算海-气二氧化碳交换通量及其平均值和标准偏差的 方法。 本文件适用于不同季节、多年平均的海-气二氧化碳交换通量的源汇格局及其时空变异的评估。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 HY/T0343.7—2022 海-气二氧化碳交换通量监测与评估技术规程 第7部分:现场监测二氧化 碳分压数据处理 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 大气二氧化碳分压 partialpressureofCO2inatmosphere 一定温度下,CO2气体单独存在且占有与大气相同体积时的压力。 3.2 海水二氧化碳分压 partialpressureofCO2inseawater 一定温度和盐度下,海水与空气的CO2分压达到平衡时空气的CO2分压。 3.3 海-气二氧化碳交换通量 air-seaCO2flux 单位时间单位面积上海水与大气CO2的净交换量。 注:正值表示海洋向大气释放CO2(海洋是大气CO2的源);负值表示海洋从大气吸收CO2(海洋是大气CO2的 汇),零值表示海洋与大气CO2平衡。 3.4 海-气界面的气体传输速率或交换速率 gastransfervelocity;pistoncoefficient 气体以分子扩散的形式通过海-气界面的速率。 3.5 二氧化碳的溶解度系数 solubilitycoefficientofCO2 一定压力下,每千克海水中能溶解CO2的摩尔数。 1HY/T0343.4—20224 总则 4.1 计算流程 按照图1a)进行网格化海-气CO2交换通量(FCO2)计算,按照图1b)进行非网格化FCO2计算。 本部分推荐优先采用网格化FCO2计算方式。 a) 网格化FCO2计算方法 b) 非网格化FCO2计算方法 标引符号说明: pCO2Seawater———海水CO2分压; pCO2Air———大气CO2分压。 图1 海-气CO2交换通量计算流程 4.2 平均值和标准偏差计算 按照公式(1)计算平均值。对于网格化计算,按照公式(2)计算网格内数据的标准偏差;按照公式 (3)计算航次、季节、年平均及空间标准偏差;对于非网格化计算,按照公式(2)计算航次标准偏差,按照 公式(3)计算季节和年标准偏差。 平均值计算公式: X=∑N i=1Xi N…………………………(1) 式中: X———样本平均值; i———第i个样本; Xi———第i个样本的数值; N———样本数。 X的单位同Xi的单位,即要计算算术平均值的参数的单位。 标准偏差计算公式: s=1 N-1∑N i=1(Xi-X)2…………………………(2) 式中: s———网格内样本标准偏差(网格化计算)或航次标准偏差(非网格化计算); N———样本数; i———第i个样本; Xi———第i个样本的数值; X———样本平均值。 s和X的单位同Xi的单位,即要计算标准偏差的参数的单位。 2HY/T0343.4—2022标准偏差平均值的计算公式: δ=1 N∑N i=1s2…………………………(3) 式中: δ———标准偏差平均值; N———样本数; i———第i个样本; s———网格内样本标准偏差(网格化计算)或航次标准偏差(非网格化计算)。 δ和s的单位同Xi的单位,即要计算标准偏差平均值的参数的单位。 5 网格化海-气二氧化碳交换通量 5.1 海水二氧化碳分压 5.1.1 监测区域网格化 依据监测区域的大小和站位的疏密划分成0.25°×0.25°、0.5°×0.5°或1°×1°的网格,每个数据或站 位只能属于一个网格。网格大小的划分依据是每个网格里的数据量不小于4,且空白网格率不大于 50%。如果划分1°×1°网格,空白网格率仍大于50%,则用1°×1°的网格。 5.1.2 网格平均二氧化碳分压和标准偏差 对每个航次的监测数据,按照公式(1),根据网格内的瞬时海水CO2分压(pCO2Seawater)计算网格平 均pCO2Seawater,按照公式(2)计算每个网格pCO2Seawater的标准偏差。 5.2 大气二氧化碳分压 对每个航次的监测数据,根据公式(1)计算每个网格的平均大气CO2分压(pCO2Air),根据公式(2) 计算每个网格pCO2Air的标准偏差。 若监测数据不能满足每个非空白网格都有pCO2Air,则计算该航次所有仪器校正大气CO2摩尔分 数(xCO2Cor