CN114254526B - 一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法及系统 - Google Patents

一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种湖泊水‑气界面二氧化碳交换量的评估方法及系统，该方法包括：获取湖底高程数据及多个驱动数据，将湖底高程数据及多个驱动数据输入预设地表水‑地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积；获取多组气候模式数据，将多组气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水‑气界面二氧化碳通量；根据湖泊水面面积及水‑气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水‑气界面二氧化碳交换量。本方法实现了对湖泊物理式分布式的模拟和刻画，全面考虑了湖泊各水量平衡项，并通过与气候模式的耦合，定量评估了湖泊水‑气界面二氧化碳的交换量，相对于传统方法具有投资少，精度高，物理机制强的特点。

Description

一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法及系统
技术领域
本发明涉及碳通量估算计算领域，具体涉及一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法及系统。
背景技术
湖泊是陆地上分布最广泛的水体之一，是陆地水圈的重要组成部分，与自然界碳水循环密切相关。受水文动力学和水管理的双重驱动，湖泊的水位不断变化，被水淹没的土地周期性出露于水面，这一区域被称为消落区。消落区的不断变化也伴随着湖泊水面面积的变化，这对湖泊水-气界面二氧化碳交换量的估算产生了显著影响，其中很重要的一个方面就是计算湖泊水-气界面二氧化碳交换量时必须考虑湖泊水面面积的变化。
目前对于湖泊水-气界面二氧化碳通量的估算和测定方法主要包括赖利估算法、单侧扩散法、同位素法、涡度相关法和静态箱法等。这些方法一方面没有考虑湖泊水面面积变化，导致水-气界面二氧化碳的交换量估算偏差较大；另一方面需要高精度仪器设备做支撑获取必要参数，同时耗费大量的人力物力，无法做到大区域多湖泊动态灵活评估。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中水-气界面二氧化碳的交换量估算偏差较大及评估灵活性差的缺陷，从而提供一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法及系统。
第一方面，本发明实施例提供一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法，包括：获取湖底高程数据及多个驱动数据，将所述湖底高程数据及多个所述驱动数据输入预设地表水-地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积；获取多组气候模式数据，将多组所述气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量；根据所述湖泊水面面积及所述水-气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量。
可选地，通过如下公式计算得到湖泊水面面积：
Figure 174454DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 663204DEST_PATH_IMAGE002
表示当前时段的湖泊水面面积（L2）；
Figure 603478DEST_PATH_IMAGE003
表示编号为i的湖底网格单元上表面面积（L2）；N表示湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元的数量；i表示湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元编号；
Figure 313814DEST_PATH_IMAGE004
表示当前时段模拟得到的湖泊水位（L）；
Figure 478079DEST_PATH_IMAGE005
表示编号为i的湖底网格单元的离散后的湖底高程（L）。
可选地，
Figure 657388DEST_PATH_IMAGE006
其中：
Figure 824189DEST_PATH_IMAGE007
表示前一时段湖泊水面面积（L2）；
Figure 389032DEST_PATH_IMAGE008
表示前一时段模拟得到的湖泊水位（L）。
可选地，
Figure 989777DEST_PATH_IMAGE009
其中：
Figure 390803DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 426542DEST_PATH_IMAGE011
表示当前时段和前一时段湖泊的水位(L)；
Figure 924519DEST_PATH_IMAGE012
表示当前的时间步长(T)；
Figure 368270DEST_PATH_IMAGE013
表示当前时段湖泊接受的降水量(L3/T)；
Figure 584487DEST_PATH_IMAGE014
表示当前时段湖泊的蒸发量(L3/T)；
Figure 653944DEST_PATH_IMAGE015
表示当前时段湖泊的人工补水或抽排量(L3/T)，正表示抽排，负表示补水；
Figure 944111DEST_PATH_IMAGE016
表示当前时段与湖泊相连的上游河流流入湖泊的水量(L3/T)；
Figure 621080DEST_PATH_IMAGE017
表示当前时段湖泊向下游河流流出的水量(L3/T)；
Figure 747430DEST_PATH_IMAGE018
表示时段内湖泊与含水层之间的总渗流量(L3/T)，正表示湖泊向含水层净排泄，负表示含水层向湖泊净排泄。
可选地，所述获取多组气候模式数据，将多组所述气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量，包括：获取多组气候模式数据，将多组气候模式数据进行多模式集合平均计算；将多模式集合平均计算得到的结果输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量。
可选地，通过如下公式计算得到水-气界面二氧化碳通量；
Figure 433626DEST_PATH_IMAGE019
其中：F表示水-气界面二氧化碳气体通量；
Figure 578299DEST_PATH_IMAGE020
表示二氧化碳在水-气界面的交换速率；s表示溶解度，是温度和盐度的函数，可在实验室环境测得；
Figure 691749DEST_PATH_IMAGE021
表示湖泊中二氧化碳的分压；
Figure 803930DEST_PATH_IMAGE022
表示大气中二氧化碳的分压。
可选地，所述湖底高程数据通过将数字高程模型进行空间网格插值获取。
第二方面，本发明实施例提供一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估系统，包括：第一计算模块，用于获取湖底高程数据及多个驱动数据，将所述湖底高程数据及多个所述驱动数据输入预设地表水-地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积；第二计算模块，用于获取多组气候模式数据，将多组所述气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量；第三计算模块，用于根据所述湖泊水面面积及所述水-气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量。
第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明实施例第一方面所述的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行本发明实施例第一方面所述的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法，包括：获取湖底高程数据及多个驱动数据，将湖底高程数据及多个驱动数据输入预设地表水-地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积；获取多组气候模式数据，将多组气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量；根据湖泊水面面积及水-气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量。通过地表-地下水联合模拟得到湖泊水面面积；然后基于块体公式，采用气候模式输出结果计算关键参数，定量评估水-气界面二氧化碳通量；最后基于湖泊水面面积和水-气界面二氧化碳通量，计算湖泊水-气界面二氧化碳的交换量。本方法实现了对湖泊物理式分布式的模拟和刻画，全面考虑了湖泊各水量平衡项，并通过与气候模式的耦合，定量评估了湖泊水-气界面二氧化碳的交换量，相对于传统方法具有投资少，精度高，物理机制强的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例中湖泊-地表水-地下水交互作用概念图；
图3为本发明实施例中湖泊在地下水含水层网格系统中的刻画；
图4为本发明实施例中湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估系统的一个具体示例的原理框图；
图5为本发明实施例提供的计算机设备一个具体示例的组成图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1：获取湖底高程数据及多个驱动数据，将湖底高程数据及多个驱动数据输入预设地表水-地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积。
在一具体实施例中，湖泊一方面通过降水、蒸发、上游河道汇入等过程与地表水循环过程产生紧密联系，另一方面也由于湖底渗漏和含水层渗出补给过程与地下水循环过程密不可分，因此地表-地下水联合模拟能够有效提高湖泊水循环过程的模拟精度，是准确模拟湖泊水面面积的基础。湖泊与地表水和地下水之间的交互作用如图2所示。地表水和地下水含水层之间的水量交互形式有很多，图中只展示了与湖泊相关的方式。图2中虚线以上的部分可以通过分布式水文模型来模拟，虚线以下的部分可以通过地下水数值模拟模型来模拟。一般来说，分布式水文模型与地下水数值模拟模型的时间和空间尺度都是不一致的，通过对两种模型源代码进行修改，将分布式水文模型和数值模拟模型连接起来，实现数据的实时互馈，完成两种模型的耦合。
进一步地，湖泊的体积由地下水网格系统中一系列网格单元来代表，其深度从顶层单元的地表高程往下扩展。用来刻画湖泊的网格包括湖底网格单元和湖泊单元，湖底网格单元外部被含水层单元所包围，代表与之相邻的含水层，如图3所示。因此，模拟之前只有知道湖泊湖底的高程数据，才能够在地下水模型中准确刻画出湖泊的形态，这些数据可以通过将数字高程模型(Digital Elevation Model)进行空间网格插值，离散后的湖底高程如图3所示。
进一步地，地表水-地下水耦合模拟模型中，湖泊水位的计算方法如下：
Figure 965921DEST_PATH_IMAGE023
（1）
其中：
Figure 292998DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 262834DEST_PATH_IMAGE011
表示当前时段和前一时段湖泊的水位(L)；
Figure 409782DEST_PATH_IMAGE012
表示当前的时间步长(T)；
Figure 375464DEST_PATH_IMAGE013
表示当前时段湖泊接受的降水量(L3/T)；
Figure 743997DEST_PATH_IMAGE014
表示当前时段湖泊的蒸发量(L3/T)；
Figure 199249DEST_PATH_IMAGE015
表示当前时段湖泊的人工补水或抽排量(L3/T)，正表示抽排，负表示补水；
Figure 36755DEST_PATH_IMAGE024
表示当前时段与湖泊相连的上游河流流入湖泊的水量(L3/T)；
Figure 291281DEST_PATH_IMAGE017
表示当前时段湖泊向下游河流流出的水量(L3/T)；
Figure 327370DEST_PATH_IMAGE018
表示时段内湖泊与含水层之间的总渗流量(L3/T)，正表示湖泊向含水层净排泄，负表示含水层向湖泊净排泄；
Figure 891207DEST_PATH_IMAGE007
表示前一时段湖泊水面面积（L2）。
其中
Figure 12747DEST_PATH_IMAGE025
是通过分布式水文模型计算得到；
Figure 569499DEST_PATH_IMAGE018
的计算是通过地下水数值模拟模型计算得到。
Figure 725674DEST_PATH_IMAGE007
表示前一时段湖泊水面面积，是湖泊水位的函数，它表示所有湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元的上表面面积之和，计算公式如下：
Figure 460411DEST_PATH_IMAGE006
（2）
其中：i表示湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元编号；N表示湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元的数量；
Figure 748874DEST_PATH_IMAGE026
表示编号为i的湖底网格单元上表面面积（L2），由于模型网格的空间分辨率在建模之初就已经确定，所以每个湖底网格单元的面积都是已知值；
Figure 656787DEST_PATH_IMAGE027
表示编号为i的湖底网格单元的离散后的湖底高程（L）；
Figure 605151DEST_PATH_IMAGE011
表示前一时段模拟得到的湖泊水位（L）。
联合公式（1）和公式（2），通过迭代计算可以得到当前时刻的湖泊水位。再利用下述公式可以得到当前时刻的湖泊水面面积，公式含义同公式（2）：
Figure 573107DEST_PATH_IMAGE001
（3）
其中，
Figure 856190DEST_PATH_IMAGE002
表示当前时段的湖泊水面面积（L2）；
Figure 505477DEST_PATH_IMAGE028
表示当前时段的湖泊水位（L）。
步骤S2：获取多组气候模式数据，将多组气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量。
在一具体实施例中，水-气界面二氧化碳通量基于以下公式：
Figure 636244DEST_PATH_IMAGE029
（4）
其中：F表示水-气界面二氧化碳气体通量；
Figure 463517DEST_PATH_IMAGE030
表示二氧化碳在水-气界面的交换速率；s表示溶解度，是温度和盐度的函数，可在实验室环境测得；
Figure 719049DEST_PATH_IMAGE031
表示湖泊中二氧化碳的分压；
Figure 234344DEST_PATH_IMAGE022
表示大气中二氧化碳的分压。
公式（4）中，
Figure 406568DEST_PATH_IMAGE032
（5）
其中：Sc为施密特数，定义为水体运动粘性系数与所测气体的分子扩散系数之比；U10表示湖泊水面上方10m处的风速，可以通过气候模式模拟生成。
步骤S3：根据湖泊水面面积及水-气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量。
在一具体实施例中，水-气界面二氧化碳交换量基于以下公式：
Figure 716327DEST_PATH_IMAGE033
（6）
其中：W表示水-气界面二氧化碳的交换量；
Figure 459155DEST_PATH_IMAGE034
表示湖泊水面面积。
本发明提供的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法，包括：获取湖底高程数据及多个驱动数据，将湖底高程数据及多个驱动数据输入预设地表水-地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积；获取多组气候模式数据，将多组气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量；根据湖泊水面面积及水-气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量。通过地表-地下水联合模拟得到湖泊水面面积；然后基于块体公式，采用气候模式输出结果计算关键参数，定量评估水-气界面二氧化碳通量；最后基于湖泊水面面积和水-气界面二氧化碳通量，计算湖泊水-气界面二氧化碳的交换量。本方法实现了对湖泊物理式分布式的模拟和刻画，全面考虑了湖泊各水量平衡项，并通过与气候模式的耦合，定量评估了湖泊水-气界面二氧化碳的交换量，相对于传统方法具有投资少，精度高，物理机制强的特点。
在一实施例中，步骤S2包括如下：
步骤S21：获取多组气候模式数据，将多组气候模式数据进行多模式集合平均计算；
步骤S22：将多模式集合平均计算得到的结果输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量。
在一具体实施例中，由于各气候模式的分辨率、模式初始条件不同，为减小预测误差，采用多模式集合平均的方法，将输出的风速结果用于估计二氧化碳的交换速率，再利用块体公式计算水-气界面二氧化碳的交换通量；分布式水文模型和地下水数值模拟模型的耦合，可以准确模拟评估湖泊水面面积，利用公式（6）可以得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量。
本发明实施例还提供一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估系统，如图4所示，包括：
第一计算模块1，用于获取湖底高程数据及多个驱动数据，将湖底高程数据及多个驱动数据输入预设地表水-地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积。详细内容参见上述实施例中步骤S1的相关描述，在此不再赘述。
第二计算模块2，用于获取多组气候模式数据，将多组气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量。详细内容参见上述实施例中步骤S2的相关描述，在此不再赘述。
第三计算模块3，用于根据湖泊水面面积及水-气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量。详细内容参见上述实施例中步骤S3的相关描述，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机设备，如图5所示，该设备可以包括处理器61和存储器62，其中处理器61和存储器62可以通过总线或者其他方式连接，图5以通过总线连接为例。
处理器61可以为中央处理器（Central Processing Unit，CPU）。处理器61还可以为其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器62作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器61通过运行存储在存储器62中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法。
存储器62可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器61所创建的数据等。此外，存储器62可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器62可选包括相对于处理器61远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器61。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、企业内网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器62中，当被处理器61执行时，执行本发明实施提供的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法。
上述计算机设备具体细节可以对应参阅图1-图3所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）、随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）、快闪存储器（Flash Memory）、硬盘（Hard Disk Drive，缩写：HDD）或固态硬盘（Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法，其特征在于，包括：
获取湖底高程数据及多个驱动数据，将所述湖底高程数据及多个所述驱动数据输入预设地表水-地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积；
获取多组气候模式数据，将多组所述气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量；
根据所述湖泊水面面积及所述水-气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量；
地表水-地下水耦合模拟模型中，湖泊水位的计算方法如下：
Figure 529279DEST_PATH_IMAGE001
（1）
其中：
Figure 357426DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 778044DEST_PATH_IMAGE003
表示当前时段和前一时段湖泊的水位(L)；
Figure 250613DEST_PATH_IMAGE004
表示当前的时间步长(T)；
Figure 98483DEST_PATH_IMAGE005
表示当前时段湖泊接受的降水量(L3/T)；
Figure 23714DEST_PATH_IMAGE006
表示当前时段湖泊的蒸发量(L3/T)；
Figure 185705DEST_PATH_IMAGE007
表示当前时段湖泊的人工补水或抽排量(L3/T)，正表示抽排，负表示补水；
Figure 512781DEST_PATH_IMAGE008
表示当前时段与湖泊相连的上游河流流入湖泊的水量(L3/T)；
Figure 797132DEST_PATH_IMAGE009
表示当前时段湖泊向下游河流流出的水量(L3/T)；
Figure 209659DEST_PATH_IMAGE010
表示时段内湖泊与含水层之间的总渗流量(L3/T)，正表示湖泊向含水层净排泄，负表示含水层向湖泊净排泄；
Figure 972079DEST_PATH_IMAGE011
表示前一时段湖泊水面面积（L2）；
Figure 839147DEST_PATH_IMAGE012
（2）
其中：i表示湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元编号；N表示湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元的数量；
Figure 294399DEST_PATH_IMAGE013
表示编号为i的湖底网格单元上表面面积（L2），由于模型网格的空间分辨率在建模之初就已经确定，所以每个湖底网格单元的面积都是已知值；
Figure 194222DEST_PATH_IMAGE014
表示编号为i的湖底网格单元的离散后的湖底高程（L）；
Figure 760333DEST_PATH_IMAGE003
表示前一时段模拟得到的湖泊水位（L）；
联合公式（1）和公式（2），通过迭代计算可以得到当前时刻的湖泊水位；再利用下述公式可以得到当前时刻的湖泊水面面积，公式含义同公式（2）：
Figure 734105DEST_PATH_IMAGE015
（3）
其中，
Figure 297941DEST_PATH_IMAGE016
表示当前时段的湖泊水面面积（L2）；
Figure 622743DEST_PATH_IMAGE017
表示当前时段的湖泊水位（L）；
水-气界面二氧化碳通量基于以下公式：
Figure 726966DEST_PATH_IMAGE018
（4）
其中：F表示水-气界面二氧化碳气体通量；
Figure 883141DEST_PATH_IMAGE019
表示二氧化碳在水-气界面的交换速率；s表示溶解度，是温度和盐度的函数，可在实验室环境测得；
Figure 371540DEST_PATH_IMAGE020
表示湖泊中二氧化碳的分压；
Figure 980376DEST_PATH_IMAGE021
表示大气中二氧化碳的分压；
水-气界面二氧化碳交换量基于以下公式：
Figure 91552DEST_PATH_IMAGE022
（6）
其中：W表示水-气界面二氧化碳的交换量；
Figure 102233DEST_PATH_IMAGE023
表示湖泊水面面积。
2.根据权利要求1所述的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法，其特征在于，所述获取多组气候模式数据，将多组所述气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量，包括：
获取多组气候模式数据，将多组气候模式数据进行多模式集合平均计算；
将多模式集合平均计算得到的结果输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量。
3.根据权利要求1所述的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法，其特征在于，所述湖底高程数据通过将数字高程模型进行空间网格插值获取。
4.一种湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估系统，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于获取湖底高程数据及多个驱动数据，将所述湖底高程数据及多个所述驱动数据输入预设地表水-地下水耦合模拟模型中，计算得到湖泊水面面积；
第二计算模块，用于获取多组气候模式数据，将多组所述气候模式数据输入通量块体公式，计算得到水-气界面二氧化碳通量；
第三计算模块，用于根据所述湖泊水面面积及所述水-气界面二氧化碳通量计算得到湖泊水-气界面二氧化碳交换量；
地表水-地下水耦合模拟模型中，湖泊水位的计算方法如下：
Figure 257140DEST_PATH_IMAGE001
（1）
其中：
Figure 353272DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 736980DEST_PATH_IMAGE003
表示当前时段和前一时段湖泊的水位(L)；
Figure 867747DEST_PATH_IMAGE004
表示当前的时间步长(T)；
Figure 695020DEST_PATH_IMAGE005
表示当前时段湖泊接受的降水量(L3/T)；
Figure 216131DEST_PATH_IMAGE006
表示当前时段湖泊的蒸发量(L3/T)；
Figure 465847DEST_PATH_IMAGE007
表示当前时段湖泊的人工补水或抽排量(L3/T)，正表示抽排，负表示补水；
Figure 638071DEST_PATH_IMAGE008
表示当前时段与湖泊相连的上游河流流入湖泊的水量(L3/T)；
Figure 947829DEST_PATH_IMAGE009
表示当前时段湖泊向下游河流流出的水量(L3/T)；
Figure 956237DEST_PATH_IMAGE010
表示时段内湖泊与含水层之间的总渗流量(L3/T)，正表示湖泊向含水层净排泄，负表示含水层向湖泊净排泄；
Figure 695129DEST_PATH_IMAGE011
表示前一时段湖泊水面面积（L2）；
Figure 534909DEST_PATH_IMAGE012
（2）
其中：i表示湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元编号；N表示湖底高程低于湖泊水位的湖底网格单元的数量；
Figure 953252DEST_PATH_IMAGE013
表示编号为i的湖底网格单元上表面面积（L2），由于模型网格的空间分辨率在建模之初就已经确定，所以每个湖底网格单元的面积都是已知值；
Figure 432644DEST_PATH_IMAGE014
表示编号为i的湖底网格单元的离散后的湖底高程（L）；
Figure 289742DEST_PATH_IMAGE003
表示前一时段模拟得到的湖泊水位（L）；
联合公式（1）和公式（2），通过迭代计算可以得到当前时刻的湖泊水位；再利用下述公式可以得到当前时刻的湖泊水面面积，公式含义同公式（2）：
Figure 921711DEST_PATH_IMAGE015
（3）
其中，
Figure 573272DEST_PATH_IMAGE016
表示当前时段的湖泊水面面积（L2）；
Figure 307004DEST_PATH_IMAGE017
表示当前时段的湖泊水位（L）；
水-气界面二氧化碳通量基于以下公式：
Figure 702214DEST_PATH_IMAGE018
（4）
其中：F表示水-气界面二氧化碳气体通量；
Figure 188690DEST_PATH_IMAGE024
表示二氧化碳在水-气界面的交换速率；s表示溶解度，是温度和盐度的函数，可在实验室环境测得；
Figure 463682DEST_PATH_IMAGE020
表示湖泊中二氧化碳的分压；
Figure 730715DEST_PATH_IMAGE021
表示大气中二氧化碳的分压；
水-气界面二氧化碳交换量基于以下公式：
Figure 601719DEST_PATH_IMAGE022
（6）
其中：W表示水-气界面二氧化碳的交换量；
Figure 950225DEST_PATH_IMAGE023
表示湖泊水面面积。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求1-3任一所述的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法。
6.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1-3任一所述的湖泊水-气界面二氧化碳交换量的评估方法。
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