CN108139502B

CN108139502B - 用于确定封存的大气碳的净量的方法

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Publication number: CN108139502B
Application number: CN201680056754.6A
Authority: CN
Inventors: 彼得·格罗斯
Original assignee: Biological Sciences Ltd By Share Ltd
Current assignee: Biological Sciences Ltd By Share Ltd
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2036-07-28
Also published as: EP3329306A4; CA2965409A1; EP3329306B1; CL2018000139A1; PL3329306T3; ES2903035T3; WO2017020120A1; HK1255632A1; CA2899051A1; DK3329306T3; EP3329306A1; CA2965409C; HUE059440T2; US20180217119A1; CA2899051C; PT3329306T; PE20180806A1; CN108139502A; AU2016303912A1

Abstract

公开了增强碳封存的过程和用于计算通过铁施肥过程增强海洋光合生产量所体现的封存的大气碳的量的方法。该方法和过程包括：(1)限定项目边界；(2)获得项目边界内和超出项目边界的一些基准测量值、度量和观测值；(3)在项目边界内应用铁化合物以增强光合作用；(4)获得在引入铁化合物之前和之后，在项目边界内和邻近项目边界处的一些测量值、度量和观测值；以及最后(5)基于来自步骤2和步骤4的测量值应用一方法以确定封存的大气碳的净量。

Description

用于确定封存的大气碳的净量的方法

技术领域

涉及温室气体的减少、碳抵消方法论、碳封存、环境科学和环境可持续性的本发明属于用于增强大气碳的封存的领域，大气碳的封存通过使海洋水域铁施肥最大化以增强光合作用生产量而增强。

背景技术

通过海洋过程的碳封存还可以被称为“蓝碳”。采用海洋铁施肥(OIF)的一个原因是促使海洋的富营养低叶绿素(HNLC¹)的区域中的大气CO₂的减小。

大气二氧化碳的移除有两个方面：

第一组成部分是响应于透光水域的光合作用活性(浮游植物大量繁殖)的CO₂的吸入以及转换成有机碳。这导致表层海洋中CO₂分压减小生成跨过空气-海洋界面的负梯度以及来自大气的CO₂的净通量(吸入)。

第二组成部分是浮游植物有机碳的一部分转移至恒定温跃层之下的深海(碳输出)，在该深海区域有机碳将被封存并且与大气隔离一时间段，根据项目位置中的海洋环流(circulation，循环)模式，该时间段以百年至千年来计量。

这两个组成部分的结合通常被称为CO₂生物泵，并且是海洋吸入一些人为排放到大气的CO₂的过程之一。实际上，自工业革命开始，海洋估计已吸收了人为释放到大气中的CO₂的约30％(Sabine等人，2004)²。

迄今为止已经实施的12次IOF³实验已经引起了光合作用活性的增加(即，增加的叶绿素浓度)。这十三个研究中的三个[Boyd等人，2004⁴；Bishop等人，2004⁵；Smetacek等人，2012⁶]报告了净的但是变化的碳输出[Williamson等人，2012]⁷。

但是，在一些情况下，最高达50％的通过IOF生成的大量繁殖的生物量下沉至1000m深度以下[Smetacek等人，2012，Smetacek等人，提交]⁴⁸，

相似的长期观测已经报告了以下自然大量繁殖[Blain等人，2007]⁹。

近来对于西北太平洋和亚热带太平洋中从自然发生的季节性浮游植物大量繁殖输出的碳进行的测量表明生物泵比之前认为的更有效。在名为VERTIGO(全球海洋内的竖向传输)的实验中，包括平衡浮力的沉积物收集器的新技术用于查看在混合层之下的有机碳的结果，并发现至深海(500m以下)的输出是之前认为的2-5倍[Buesseler等人，2007]¹⁰。

相似地，通过对南大洋进行铁施肥来刺激的大量繁殖的观测(例如，在克尔格伦高原上)与之前的观测相比显示了非常高的碳输出率[Blain等人，2007]¹¹。

最近，已经使用数字模型来模拟对于天然铁循环的生态响应。当与海洋环流和生物地球化学模型结合时，这些模拟提供了比之前可能更真实的海面CO₂减小的预测[Jin等人，2008¹²；Aumont和Bopp，2006¹³，Zahariev等人，2008¹⁴]。Aumont和Bopp[2006]的模拟结果表明全海洋

OIF将在100年内移除大气中33ppm的CO2。这相当于略大于自19世纪初以来增加的大气CO2水平的25％。Zahariev等人[2008]使用了不同的模型组计算出全球海洋OIF将使CO2吸收增强大约2004年人为排放的11％，但是在持续施肥的情况下，这也仅仅能维持一年或两年[Zahariev，Christian和Denman，2008]。

虽然量小得多，但是该量仍相当于许多其他排放减小策略，例如中等渗透的风力和低渗透的风力。因此，传统的OIF是一种可以应用以减小全球大气CO₂水平的缓解技术，但不是最好的。

持久性

OIF的碳封存的“持久性”问题有两个组成部分。第一组成部分是防止封存的碳返回大气的时间长度。封存时间是关于颗粒有机碳沉淀深度的函数，颗粒有机碳沉淀深度本身是沉淀率(分类、浮游植物的摄食(grazing)、颗粒密度、聚集度、压载(ballasting))和施肥区域(patch)下的海洋环流模式的函数。深海混合是一个在数百年至一千年的时间段中出现的缓慢过程。

海洋学团队良好地建立了将(最后与大气接触的)随时间的水柱的深度与水的未来轨迹相关联的能力。天然追踪物(例如，氡，C14)和人造追踪物例如氚、CFC(氟氯烃)、SF6(六氟化硫)到世界海洋内的进入率或排出率的测量提供了用于环流模型的校准数据。这些模型随后可以为进行海洋施肥的任何海洋区域产生“存留时间对于深度轮廓”的曲线[England，1995；Matsumoto，2007；Fine，2011；Khatiwala等人，2012]，以及该水块(parcelof water)大致的未来路径。

通过应用诸如如上所述的一般海洋环流模型来计算来自OIF封存的碳的存留时间。

当在透光带中产生的有机碳颗粒通过水柱下沉时，有机碳颗粒经历微生物呼吸或重新矿化，因为有机碳材料被转换回其无机成分，该无机成分包括CO₂。

大部分封存的碳在靠近海面(上部数百米)处被重新矿化，但是相当大一部分(～1-10％)可以下沉深海或甚至下沉至海床。OIF的碳封存周期由水块的未来轨迹限定，在该水块中每个有机碳单元被重新矿化。

为了生成来自OIF的碳存量，应当在对应于期望存留时间段的深度处测量碳封存。碳封存的“持久性”的第二组成部分是持久时间段的限定。Kyoto Protocol(京都议定书)用100年作为使六种规定温室气体(GHG)的全球变暖潜能(GWP)标准化的任意时间范围[UNFCCC，1997]。京都议定书决策者的选择包括对于气候减排措施的长期效益和短期效益的考虑[IPCC，1995；第229页]，并且是可用于可行的碳封存的最好限定。

为了与全球碳政策一致，对应于100年存留时间的深度应当根据具体情况来考虑。^{15 16 17 18 19 20}

附图说明

图1：A)海洋涡流的实施例。B)图片示出了从卫星观测测量到的海面高度(SSH)；箭头和圆圈区域突出了比海面凸出(be proud of)大约20cm的海洋涡流。

图2：示出了应该如何测量多种海洋学参数的示意图。“A”示出了对项目区域进行的卫星观测。这些观测会包括叶绿素(chl)、光合有效辐射(par)、海面温度(sst)以及海面高度(ssh)。现场仪器诸如能够在水柱内中竖向移动的自动水下航行器“B”，或者从海面船舶降下的竖向移动仪器“C”可以用于在卫星观测不可用的项目区域中代替卫星观测来获得数据。应当对靠近海面和接近温跃层“D”的有机碳进行观测，以确定通过水柱的竖向碳通量。竖向移动仪器诸如“C”或“B”在配备适当时可以通过测量颗粒有机碳(POC)和溶解有机碳(DOC)来获得竖向碳通量的测量值。

图3：在项目初始阶段限定的海洋涡流和项目边界(初始项目边界)。

图4：项目边界随净初级生产量而增加。项目区域扩展超出初始项目边界。海洋涡流保持不变。

图5：包含在实际项目边界内的区域随时间而增加，净初级生产量(NNP)将增加直至比周围水域的大10％。海洋涡流保持不变。

具体实施方式

本发明提供一种用于增强碳封存的过程和方法，该碳封存的增强是因为通过铁施肥的特定过程增强了海洋光合生产量。

该方法和过程包括设定项目边界，获得先前设定的项目边界内或超出该项目边界的一些(certain，可靠的，确切的)基准测量值、度量和观测值，在项目边界内应用铁化合物以增强光合作用，在引入铁化合物之后，获得在项目边界内和邻近项目边界的对应测量值、度量和观测值。

此外，本发明提供一种基于获得的测量值来计算封存的大气碳的量的方法，该获得的测量值允许确定被封存的大气碳的净量。

发明的详细说明

虽然描述了本发明的某些优选的实施方式，但是可以进行修改、调整，并且其他实施方式也是有可能的。例如，本文描述的方法和过程可以通过在所公开的方法中替换步骤、重排步骤或增加步骤来进行修改。

因此，下文详细的描述不能限制本发明的范围。根据本说明书，下文中的术语或词语应当根据下文描述的含义进行理解。

本文中使用的术语“海洋涡流”的意指海洋的海面高度异常。海洋涡流是水的循环流，水的循环流使得通常在较冷较深的水中出现的营养素来到海面，涡流内的水通常具有与涡流外的水不同的温度特征和成分特征。

根据海洋学家使用的标准定义理解，本文中使用的术语“CTD组件(package)”对应于获得水柱轮廓的大仪器组件，其中CTD对应于最小测量：电导率、温度以及深度(压力)。

项目边界

根据本发明的项目边界相对于其他大部分碳方法论是独特的。因为海洋碳封存使用海洋区域作为项目位置，海水环流和水流将意味着项目边界会移动。但是，仍然可以清楚地限定项目边界。

海洋的铁富集应当在海洋涡流中出现。海洋涡流是水的循环流，该循环流并不与海面平齐(参见图1A和图1B)。虽然难以用肉眼去限定，但可以使用从公共领域源中获得的海面高度(ssh)数据来限定海洋涡流。

3cm或更大的海面高度异常将被认为是用于限定海洋涡流界限的标准。包含在该界限内的区域被限定为初始项目位置。

海洋涡流在处于铁富集时具有期望的性质。海洋涡流阻挡了营养素和铁混合进入周围的水域中，并且是刺激光合作用的上涌营养素的来源。

由于这些原因，项目应当在海洋涡流内进行。

将铁化合物引入初始项目边界中，以便刺激该边界内的光合作用活性。将铁加入涡流的中将刺激光合作用并产生净初级生产量(NPP)的增加，然而这种效应并不持久。因此，一旦铁富集的效应与周围的水域相比不再显著的升高，那么项目边界将不复存在。

应当在引入铁化合物之前计算NPP。这应当被认为是初始项目边界的背景NPP或已有NPP。随着铁化合物增加NPP时，改善的光合作用区域将扩展超出初始项目边界。

应该对在初始项目边界内和周围的海面叶绿素进行反复观测，以确定在增加的光合作用区域与已有的光合作用区域之间的轮廓。该轮廓应当被限定为实际项目边界。用于确定实际项目边界的轮廓的标准应当是NPP比背景NPP或实际项目边界周围的NPP大10％或更多。因此，实际项目边界应当是由该轮廓包围的区域并且将随时间改变。

当实际项目边界内的NPP不再增加多于实际项目边界周围的NPP的10％时，应该考虑结束该项目。

用于计算实际项目边界内的NPP的观测和用于计算实际项目边界周围的NPP的观测应当每日进行或每日更改来创建时间序列，该时间序列限定了从铁化合物的引入起直到项目结束以天为基础的实际项目边界的区域。由于环境条件和测量装置的限制，可能不能每日都完成观测，所以可接受的是使用内插法和外插法从已知数据点估算每日的NPP度量。

因此，项目边界应当由以下步骤限定；

a)应当选择远洋水域中高营养低叶绿素(HNLC)的海洋涡流作为项目位置。

b)应当在铁富集之前获得海洋涡流内的净初级生产量(NPP)的基准(本文随后对NPP进行解释)。

c)当执行铁富集时，涡流内的净初级生产量(NPP)将增加到最大值(NPP_max)，在此之后NPP将减小直到与邻近水域难以区分。

d)项目边界因此应当被限定为围绕铁富集的海洋涡流的轮廓，其中NPP比周围水域的大10％或更多。

e)一旦海洋涡流内的NPP减小到没有比周围水域大10％，应当认为

该项目到达其结束阶段。

基准场景

从海洋铁富集项目输出的碳是由项目边界内的初始净初级生产量(NPP)与在项目开始且项目边界内由铁富集引起的NPP增加之后的邻接NPP之间的差异而获得的质量平衡。

因此，在项目开始之前，应当采用该项目区域的测量值和度量，以允许建立项目区域的NPP。在项目期间，应当采用邻近海洋水域的测量值和度量来解释NPP的变化，该NPP变化在项目执行前已经被合理预期。这应当被限定为基准NPP。

待测量的度量

随后限定用于建立NPP的方法和计算。

额外性

因为远洋海洋蓝碳项目是在海上执行的，其需要大量的资源，并且不能“偶然地”或通过不同于项目中明确涉及的手段来进行，因此，满足额外性。

项目排放量

项目排放量是通过项目执行过程排放的碳排放量。碳排放量的最大来源被认为是来自用于给项目中使用的海船舶供能的内燃机的排放。该量将会根据所使用的船舶的类型和海上航行的持续时间进行改变，并且将会根据具体情况进行计算。项目排放量估计是项目封存的一小部分。

泄露

泄露的初级来源是传输回生态系统的竖向碳的重新矿化。通过术语“输出效率”将泄露性从项目碳计算中移除，术语“输出效率”限定了被封存碳的实际竖向传输，该封存解释了重新矿化。

用于计算大气碳封存的方法

为了计算从大气中移除的碳，需要获得各个海洋学参数的测量值，并将那些测量值应用于数学计算，该数学计算提供被封存的碳的估计值。

然而，由于难以从开阔海洋获得一些度量和测量值，在该方法论中描述的计算必须坚持两个用于实际应用的原则。它们是：

(1)用于执行该方法中所描述的计算的度量必须是能够观测到的。这意味着必须有实际方法来收集指定的作为计算输入的数据并且该数据必须是利用当前可用的技术容易获得的。因此，该计算提供了碳固定的估计值，该估计值是“最有可能”的近似值。

(2)其次，该计算必须是基于科学可接受的算法，该算法提供了光合作用生产量的真实估计值。该计算使用净初级生产量(NPP)的估计值来评估每单位面积和每单位时间由海洋光合作用固定的碳量。

必须要获取的主要度量对应是：

·叶绿素浓度(chl)

·光合有效辐射(par)

·海面温度(sst)

·日长

·颗粒有机碳(POC)

·溶解有机碳(DOC)

·透光带中的有机碳(CorgE)

·接近深温跃层中的有机碳(CorgT)。

这些观测值将用作计算中用以确定净初级生产量(NPP)和碳传输效率的输入数据。在每次观测时，这些测量值将具有最小10平方公里的地理分辨率或更佳的分辨率。

该观测应当使用一套仪器和采样机构每日反复进行或每日内插。

这些观测值应当由公共或私人数据源制成。在没有公共或私人数据观测值的情况下，可以从配备有能够测量参数的仪器的自动水下航行器(AUV’S)获得可接受的替代物。

使用与卫星观测同时进行的AUV数据收集将提供较高的海洋度量分辨率。

可替代地，可以使用配备有能够测量这些参数的仪器的沉积物收集器、浮标、船用仪器、尼斯金采样瓶和/或海面船舶。

在透光带中固定的一部分碳将下沉并穿过深温跃层，在该深温跃层处，碳可以被封存相当长时间(数月或数年)。虽然有若干种不同的方法来执行该计算，但本发明中描述的方法论将使用被广泛使用且被同业查核²³的Eppley VGPM净初级生产量(NPP)计算²²。

NPP计算说明

Eppley净初级生产量(NPP)计算使用由Behrenfeld和Falkowski在1997¹⁴年提出的竖向归纳生产模型(VGPM)，并且通常被用于估算区域至全球海洋的NPP。该算法主要是基于叶绿素浓度的观测值，该观测值可以从卫星、飞行器或现场调查获得，如图2中所示的。VGPM模型的基础在于NPP以可预测的方式随叶绿素浓度(chl)改变，即，NPP是取决于叶绿素浓度的函数。

NPP＝f(chl)

Eppley VGPM模型是Behrenfeld和Falkowski的模型版本，该Eppley VGPM模型包括Eppley(1972)¹³描述的浮游植物取决于温度的生长函数。因此，考虑海洋温度对于碳固定的影响。

该算法采用被称为pb_opt的变量，pb_opt是在给定水柱内发现的最大每日净初级生产量，并且基于Eppley(1972)描述的浮游植物取决于温度的生长函数的曲线。典型地，以每毫克叶绿素每小时固定的碳毫克数为单位来表示该pb_opt。

因此，在具有pb_opt的深度，每体积单位的NPP是：

NPP＝chl*pb_opt*日长

日长是在感兴趣位置处的阳光小时数，并且NPP是每单位体积每天固定的碳毫克数。为了将总水柱体积与海面面积相关联，需要每单位海洋面积的水柱综合生产量的函数。这本质上将感兴趣的区域的体积表达为以每单位海面面积的生产量表示的值。

NPP＝chl*pb_opt*日长*体积函数

体积函数可以解释如下。通过水柱的光合作用并不是均匀的。这是因为光合作用活性是由阳光驱动。当阳光穿过水柱时，一部分阳光将被吸收且一部分阳光被向回散射。因此，阳光随深度以近似指数的方式迅速减少。此外，由于诸如云量的影响，阳光强度会改变。在VGPM算法中，通过在计算中包括也称为光合有效辐射的取决于光的项f(par)来考虑光对于光合作用的影响。

体积函数＝f(par)*z_eu

其中，z_eu是透光带深度，在该透光带深度处能够获得海面/入射光的1％。使用Morel和Berthon(1989)情况1模型²⁴计算z_eu项。该模型从海面叶绿素浓度估算z_eu并且是基于适合观测数据的经验公式的。该项区分较低叶绿素水域和较高叶绿素水域。在给定叶绿素量的情况下，对于较低叶绿素和较高叶绿素使用不同的公式估算透光带深度。

如果chl<1

chl_tot＝38*chl^0.425

如果chl>＝1

chl_tot＝40.2*chl^0.507

z_eu＝200*(chl_tot)^-0.293

如果z_eu<＝102,

则,

z_eu＝568.2*(chl_tot)^-0.746

如果整个水柱内的光合作用率维持在最高水平(即，pb_opt)，则f(par)项是水柱综合NPP与最大可能NPP的比值。使用数以千计的区生产力测量值经验地确定该取决于光的项并且该取决于光的项由下式给出：

用这些关系替换“体积函数”产生Eppley VGPM关系：

由Eppley(1972)限定的pb_opt项将光合作用活性表示为海面温度(sst)的函数并且由下式给出：

pb_opt＝1.54*10^{[(0.0275*sst)–0.07]}

因此，NPP计算需要以下输入数据区：

·chl：在海面的叶绿素浓度(由卫星观测、航空仪器或现场仪器测量)

·par：光合有效辐射(由卫星观测、飞行器、航空仪器或现场仪器测量)

·sst：海面温度(由卫星观测、航空仪器或现场仪器测量)

·日长，(广泛公布且一般可用的环境度量)

碳封存

NPP提供了每单位面积所固定的碳量，但这和碳封存是不同的。并不是全部由NPP体现的碳都将下沉通过水柱且到达深温跃层。此外，封存的碳与NPP的比值可以根据环境条件和固定的碳封存而改变：NPP比值可能不会在全部条件和位置中应用。因此，必须建立用于研究区域的与碳封存和NPP有关的转换比率。

可以从在水柱内的各个深度处得到的颗粒有机碳(POC)和溶解有机碳(DOC)的测量值来估算通过水柱的竖向碳通量。保留原则(1)，在计算中使用的度量必须是可观测的，一般可用的现场海洋仪器(诸如滑翔机、水样、沉积物收集器或CTD组件)将用于测量各个深度处的POC和DOC，该各个深度覆盖透光带至永久温跃层的深度。

次海面的颗粒有机碳(POC)和溶解有机碳(DOC)的观测值应当从次海面的透光带中的测量值得到并且接近于次海面的深温跃层中的测量值。

应当在实际项目边界内和实际项目边界周围进行观测，来确定项目边界内和项目边界周围的竖向碳通量。

在水柱中各个深度处的POC和DOC的浓度测量将产生至深海的有机碳通量的估算和碳封存效率的估算。有机碳(c_org)可以表示为：

c_org＝POC+DOC

通过水柱的最大竖向碳通量是在研究区域中的透光带中存在的c_org。该度量可以由透光带中的现场测量值确定。该项为CorgE。

在深温跃层处的实际碳通量可以由接近于深温跃层的Corg的现场测量确定。该项为CorgT。

在测量过程期间，必须允许充足的时间(几周至几个月)来使得碳通量从透光带竖向地移动至深温跃层。现在可以计算限定了研究区域中的碳竖向传输效率的比值。该项为CorgEff。

CorgEff＝CorgT/CorgE

因此，碳封存总量(Cseq)可以被限定为：

Cseq＝CorgEff*NPP

保留原则1，在研究区域内将认为CorgEff是一个常数。因此，一旦度量已经建立，将使用可用的最细粒度的卫星观测值或其它可用的遥感观测值来计算NPP，但将CorgEff保留为局部限定的常数。该度量仅仅能够应用于观测的时间和地点且必须由现场测量(滑翔机、水样、CTD组件、沉积物收集器等)支持。

然而，项目碳封存总量(Cproj)必须在不受铁富集影响的情况下移除项目区域所封存的基准碳输出。

因此；

Cproj＝Cseq-Cbaseline

其中，Cbaseline以与Cseq相同的方式计算，但是使用在铁富集之前项目区域的度量和观测值。

项目边界内的碳传输效率应当被限定为CorgEff(P)，并且项目边界外的碳传输效率应当用作基准度量并且应当被限定为CorgEff(B)。

实际项目边界内的每日碳封存总量应当为经实际项目边界内的竖向碳传输效率折算的NPP总量。因此，实际项目边界内的每日碳封存总量应当为：

Cseq(P)＝CorgEff(P)*NPP

相似地，实际项目边界内的每日碳封存总量应当为：

Cseq(B)＝CorgEff(B)*NPP

因此，每日项目净碳封存量应当为实际项目边界内的每日碳封存量减去实际项目边界外的每日基准碳封存量。因此，净碳封存总量应当被限定为：

Cseq(NET)＝Cseq(P)-Cseq(B).

应当从引入铁化合物的日期直到项目结束的日期每日进行计算Cseq(NET)。项目持续时间(天数(P))应当被限定为从引入铁化合物直到项目结束的天数。

项目的净碳封存总量(Ctotal)应当为从引入铁化合物直到项目结束每日Cseq(NET)的每日总和。

因此，用于增强海洋水域中碳封存的方法可以根据以下步骤进行描述：

a)通过下述限定项目边界

·从公共或私人数据源获得卫星海面高度(SSH)观测值，来确定可以用作项目位置的海洋涡流的位置；

·选择存在于远洋海域区域内被认为是高营养低叶绿素的海洋涡流；

·选择3cm或更高的海面高度异常来限定海洋涡流的边界；

·将包围在该边界内的区域限定为初始项目位置；

b)获得项目边界内和超出项目边界的下述的基准测量值、度量和观测值：

·应当采用海面叶绿素(chl)、光合有效辐射(par)、海面温度(sst)和次海面颗粒有机碳(poc)以及溶解有机碳(doc)。

·在次海面的透光带中以及接近于次海面的深温跃层中测量的次海面颗粒有机碳(poc)和溶解有机碳(doc)；

·在引入铁之前计算的NPP，该NPP应当被认为是初始项目边界的背景NPP或已有NPP；

c)在项目边界内应用铁化合物以增强该边界内的光合作用；

d)获得在引入铁化合物之后在项目边界内和邻近项目边界的一些测量值、度量和观测值，该获得应当使用一套仪器和采样机构每日进行或每日内插，以创建时间序列，该时间序列限定了从铁化合物的引入起直到项目结束以天为基础的实际项目边界的区域，诸如：

·应当获得海面叶绿素(chl)、光合有效辐射(par)、海面温度(sst)和次海面颗粒有机碳(poc)以及溶解有机碳(doc)。

·将有机碳通量(corg)确定poc和doc之和；

·将碳传输效率(corgEFF)确定为corgT/corgE；

·将CorgEFF(P)限定为项目边界内的碳传输效率，并且将CorgEFF(B)限定为项目边界外的碳传输效率；

·将项目持续时间(天数(P))限定为从引入铁化合物直到项目结束的天数；

以及

e)通过计算下述数据，使用从步骤b)和d)获得的测量值来确定封存的大气碳的净量：

·实际项目边界内的每日碳封存总量为Cseq(P)＝CorgEFF(P)*NPP；

·实际项目边界外的每日碳封存总量为Cseq(B)＝CorgEFF(B)*NPP；

·净碳封存总量为Cseq(NET)＝Cseq(P)-Cseq(B)；

·项目的净碳封存总量(Ctotal)为从引入铁化合物直到项目结束每日Cseq(NET)的每日总和。

示例

实施例1：

在发起项目时，铁化合物被放置到海洋涡流内，引起净初级生产量的增加。海洋涡流内的该区域被限定为初始项目边界(图3)。

当净初级生产量增加时，项目区域将扩展超出初始项目边界。实际项目边界将被限定为NPP从初始值增加10％或更多的水域与周围水域之间的轮廓。如图4所示，实际项目边界将以天为基础进行变化，然而海洋涡流区域则与项目开始时保持不变或非常近似。

当包含在实际项目边界内的区域随时间增加时，净初级生产量将增加、平稳并开始减小。将会达到一点，其中，包围在边界内的水域的净初级生产量将在大于水域周围水域的净初级生产量的10％时停止，从而终止项目(参见图5)。

Claims

1.一种用于确定封存的大气碳的净量的方法，包括步骤：

a)限定项目边界；

b)获得所述项目边界内和超出所述项目边界的基准测量值、度量和观测值；

c)在所述项目边界内应用铁化合物以增强光合作用；

d)获得引入所述铁化合物之后在所述项目边界内和邻近所述项目边界处的一些测量值、度量和观测值，以创建时间序列；所述时间序列限定了从所述铁化合物引入起到项目结束，以天为基础的所述项目边界的区域；

e)通过使用从步骤b)和d)获得的测量值来确定在实际项目边界内的每日碳封存总量Cseq(P)；

f)确定所述项目边界外的每日碳封存总量Cseq(B)；

g)确定每日净碳封存总量Cseq(NET)；以及

h)根据从所述铁化合物引入起到项目结束时每日的总和Cseq(NET)，获得所述项目边界的净碳封存总量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述项目边界内和超出所述项目边界的所述基准测量值、度量和观测值选自：

a)叶绿素浓度(chl)，

b)光合有效辐射(par)，

c)海面温度(sst)，

d)日长，

e)颗粒有机碳(poc)，

f)溶解有机碳(doc)，

g)透光带有机碳(CorgE)，以及

h)接近深温跃层的有机碳(CorgT)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于下述步骤设定所述项目边界：

a)选择海洋涡流作为项目位置；

b)获得在铁化合物引入之前所述海洋涡流内的净初级生产量(NPP)的基准；

c)等待实现所述铁化合物引入；其中，在所述海洋涡流内的NPP达到最大值之后，所述NPP将减小，直到处于与邻近水域的NPP相等；以及

d)围绕铁富集的海洋涡流界定所述项目边界，其中，所述NPP比所述邻近水域大10％或更多。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，使用与卫星观测同时进行的自动水下航行器(AUV)来执行数据收集，以提供较高分辨率的海洋度量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，数据收集从公共或私人数据源获得，或者是从配备有能够测量Cseq(P)、Cseq(B)和Cseq(NET)的仪器的至少一个装置处获得；或者是从配备有能测量Cseq(P)、Cseq(B)和Cseq(NET)的仪器的海面船舶获得。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个装置包括在由自动水下航行器(AUV)、沉积物收集器、浮标、船用仪器、尼斯金采样瓶和卫星仪器的组中。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述观测值具有每次观测10平方公里的最小地理分辨率或更好的分辨率。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁化合物被引入到所述项目边界中，以便刺激所述项目边界内的光合作用活动。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述项目边界内的NPP的计算是使用真实数据、内插数据或外插数据进行的，并且所述实际项目边界内的NPP的计算被应用于提供所述项目边界内的所述NPP的测量值。