ES2903035T3 - Método para calcular la captura de carbono neto de la fertilización con hierro oceánico - Google Patents
Método para calcular la captura de carbono neto de la fertilización con hierro oceánico Download PDFInfo
- Publication number
- ES2903035T3 ES2903035T3 ES16832007T ES16832007T ES2903035T3 ES 2903035 T3 ES2903035 T3 ES 2903035T3 ES 16832007 T ES16832007 T ES 16832007T ES 16832007 T ES16832007 T ES 16832007T ES 2903035 T3 ES2903035 T3 ES 2903035T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- project
- cais
- carbon
- npp
- net
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 122
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 122
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 title description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 26
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 claims abstract description 19
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 18
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 claims description 17
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 15
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 5
- 238000013480 data collection Methods 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 9
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000012625 in-situ measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 102000003939 Membrane transport proteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000301 Membrane transport proteins Proteins 0.000 description 1
- 235000002779 Morchella esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 240000002769 Morchella esculenta Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000009304 pastoral farming Methods 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 1
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1826—Organic contamination in water
- G01N33/1846—Total carbon analysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/62—Carbon oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/186—Water using one or more living organisms, e.g. a fish
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/10—Inorganic absorbents
- B01D2252/103—Water
- B01D2252/1035—Sea water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/01—Engine exhaust gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1886—Water using probes, e.g. submersible probes, buoys
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Un método para determinar la cantidad neta de carbono atmosférico aislado a través de la fertilización con hierro oceánico que comprende las etapas de: a) definir un límite de proyecto; b) obtener mediciones, métricas y observaciones de referencia dentro y más allá de los límites de proyecto; en donde las mediciones, métricas y observaciones de referencia son: - concentración de clorofila (chl), - radiación fotosintética activa (par), - temperatura superficial del mar (sst), - duración del día, - carbono orgánico particulado (POC), - carbono orgánico disuelto (DOC), - carbono orgánico de la zona eufótica (CorgE), y - carbono orgánico cercano a la termoclina profunda (CorgT); c) aplicar un compuesto de hierro dentro del límite de proyecto para mejorar la fotosíntesis; d) obtener ciertas mediciones, métricas y observaciones dentro y adyacentes al límite de proyecto después de la introducción del compuesto de hierro para crear una serie temporal que defina el área del límite de proyecto diariamente desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto; e) mediante el uso de las mediciones obtenidas de las etapas b) y d), determinar el aislamiento de carbono diario total dentro del límite real del proyecto, Cais(P), en donde dicho Cais(P) = CorgEf (P) - NPP; f) determinar un aislamiento de carbono diario total fuera del límite de proyecto, Cais(B), en donde dicho Cais(B) = CorgEf(B) - NPP; g) determinar el aislamiento de carbono neto diario total, Cais(NET), en donde dicho Cais(NET)= Cais(P)- Cais(B); y h) obtener el aislamiento de carbono neto total del límite de proyecto (Ctotal) como la suma de los Cais(NET) diarios desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto; y en donde, - Corg = POC + DOC; - CorgEf = CorgT/CorgE; y - NPP es la producción primaria neta definida como: **(Ver fórmula)** en donde - pb_obt es la actividad fotosintética en función de la temperatura de la superficie del mar (sst): **(Ver fórmula)** y - z_eu es la profundidad eufótica a la que está disponible el 1% de la luz superficial/incidente, en donde: donde z_eu = 200 * (chl_tot)-0,293 si chl <1 , chl_tot = 38 * chl0,425 si chl> = 1, chl_tot = 40,2 * chl0,507 y si z_eu <= 102, entonces z_eu = 568,2 * (chl_tot)-0,746.
Description
DESCRIPCIÓN
Método para calcular la captura de carbono neto de la fertilización con hierro oceánico
Campo de la invención
Esta invención, relacionada con la reducción de gases de efecto invernadero, la metodología de compensación de carbono, el aislamiento de carbono, la ciencia ambiental y la sostenibilidad ambiental, se encuentra en el campo de la mejora del aislamiento de carbono atmosférico mediante una productividad fotosintética mejorada a través de la fertilización con hierro maximizada de las aguas oceánicas.
Antecedentes de la invención
El carbono aislado a través de procesos oceánicos también se conoce como "carbono azul". Una razón para participar en la fertilización con hierro oceánico (IOF) es facilitar la reducción del CO2 atmosférico en regiones del océano ricas en nutrientes y bajas en clorofila (HNLC1)
1Smetacek, V. y otros. Deep carbon export from a Southern Ocean iron- fertilized diatom bloom. Nature, 2012, 487: p. 313-319.
Hay dos aspectos para la eliminación de dióxido de carbono atmosférico:
El primer componente es la absorción de dióxido de carbono y la conversión en carbono orgánico en respuesta a la actividad fotosintética (floración de fitoplancton) en aguas eufóticas. Esto da como resultado una reducción de la presión parcial de CO2 en la superficie del océano, la generación de un gradiente negativo a través de la interfaz aire-mar y un flujo neto (absorción) de CO2 de la atmósfera.
El segundo componente es la transferencia de una parte del carbono orgánico del fitoplancton al océano profundo (exportación de carbono) por debajo de la termoclina permanente, donde se aislará y apartará de la atmósfera durante un período de tiempo medido en siglos o milenios dependiendo de los patrones de circulación oceánica en la ubicación del proyecto.
La combinación de estos dos componentes a menudo se conoce como la bomba biológica de CO2 y es uno de los procesos por los cuales los océanos absorben parte del CO2 antropogénico emitido a la atmósfera. De hecho, se estima que los océanos han absorbido aproximadamente el 30 % del CO2 antropogénico liberado a la atmósfera desde el comienzo de la revolución industrial (Sabine y otros, 2004)2.
2 Sabine, C.L. y otros, The oceanic sink for anthropogenic CO2. Science, 2004. 305: p. 367-371.
12 experimentos de IOF3 que se han llevado a cabo hasta la fecha han conducido a una mayor actividad fotosintética (es decir, mayores concentraciones de clorofila). Tres de estos trece estudios [Boyd y otros, 20044; Bishop y otros, 20045 ; Smetacek y otros, 20126] informaron de una exportación neta, pero variable, de carbono [Williamson y otros, 2012]7.
3 Ironex I, Ironex II, SOIREE (Experimento de Liberación de Hierro en el Océano Austral), EisenEx, SEEDS (Experimento de Hierro del Pacífico Subártico para el Estudio de la Dinámica del Ecosistema), SOFeX (Experimentos de Hierro en el Océano Austral - Norte y Sur), SERIES (Estudio de la Respuesta del ecosistema subártico al enriquecimiento de Hierro), SEEDS-II, EIFEX (Experimento Europeo de Fertilización con Hierro), CROZEX (Experimento de Exportación y Floración Natural del Hierro CROZet), LOHAFEX, HSRC (Corporación de restauración del salmón Haida)
4Boyd, P.W. y otros, The decline and fate of an iron-induced subarctic phytoplankton bloom. Nature, 2004. 428: p.
549-553.
5Bishop, J. y otros, Robotic observations of enhanced carbon biomass and export at 55°S during SOFeX. Science, 2004. 304: p. 417-420.
6Smetacek, V. y otros. Deep carbon export from a Southern Ocean iron- fertilized diatom Bloom. Nature, 2012, 487: p. 313-319.
7Williamson, P. y otros, Ocean Fertilization for geoengineering: A review of effectiveness, environmental impacts and emerging governance., Process Safety and Environmental Protection, 2012m 475-488.
No obstante, en algunos casos, hasta el 50% de la biomasa de floración generada por IOF se hundió por debajo de los 1000 metros de profundidad [Smetacek y otros 2012, Smetacek y otros Presentado]4 8, y se han informado observaciones similares a más largo plazo después de las floraciones naturales [Blain y otros, 2007]9.
8Smetacek, V., y otros, Massive carbon flux to the deep sea from an iron- fertilized phytoplankton bloom in the Southern Ocean. (presentado)
9Blain, S. y otros, Effect of natural iron fertilization on carbon sequestration in the Southern Ocean. Nature, 2007.
446(26 de abril): p. 1070-1074.
Las mediciones recientes de la exportación de carbono de las floraciones estacionales de fitoplancton que ocurren naturalmente en el Pacífico noroeste y el Pacífico subtropical sugieren que la bomba biológica es mucho más eficiente de lo que se pensaba anteriormente. En un experimento llamado VERTIGO (Transporte vertical en el
océano global), se usaron técnicas novedosas, incluidas trampas de sedimentos de flotabilidad neutra, para observar el destino del carbono orgánico debajo de la capa mixta, y se encontró que la exportación a las profundidades del océano (por debajo de 500 metros) fue 2-5 veces mayor de lo que se pensaba anteriormente [Buesselery otros, 2007]10
10Buesseler, K.O., y otros, Revisiting carbon fluxthrough the Ocean's twilight zone. Science, 2007.316(5824): p. 567 570.
De manera similar, las observaciones de floraciones estimuladas por la fertilización con hierro en el Océano Austral (por ejemplo, sobre la meseta de Kerguelen) mostraron tasas extremadamente altas de exportación de carbono en comparación con observaciones anteriores [Blain y otros, 2007]11
11Blain, S. y otros, Effect of natural iron fertilization on carbon sequestration in the Southern Ocean. Nature, 2007.
446 (26 de abril): p. 1070-1074.
Recientemente, se han usado modelos numéricos para simular la respuesta ecológica al ciclo natural del hierro. Cuando se combinan la circulación oceánica y los modelos biogeoquímicos, estas simulaciones proporcionan predicciones de la reducción del CO2 de la superficie del océano más realistas de lo que era posible anteriormente [Jin y otros, 200812; Aumont y Bopp, 200613; Zahariev y otros, 200814]. Los resultados de las simulaciones de Aumont y Bopp [2006] sugieren que una OIF oceánica completa durante 100 años eliminaría 33 ppm de CO2 de la atmósfera. Esto corresponde a algo más del 25% del aumento de los niveles de CO2 atmosférico desde principios del siglo 19. Zahariev y otros [2008], mediante el uso de un conjunto diferente de supuestos del modelo, calcularon que la OIF global mejoraría la captación del CO2 en aproximadamente el 11% de las emisiones antropogénicas anuales de 2004, pero solo podría mantenerse a ese nivel durante uno o dos años bajo fertilización continua [Zahariev, Christian y Denman, 2008].
12Jin, X. y otros, The impact on atmospheric CO2 of iron fertilization induced changes in the ocean's biological pump. Biogeosciences, 2008. 5: p. 385-406
13 Aumont, O. y L. Bopp, Globalizing results from ocean in situ iron fertilization studies. Global Biogeochem. Cycles, 2006. 20 (GB2017).
14 Zahariev, K., J.R. Christian, y K.L. Denman, Preindustrial, historical, and fertilization simulations using a global ocean carbon model with new parameterizations of iron limitation, calcification, and N2 fixation. Progress in Oceanography, 2008. 77: p. 56-82.
Aunque es mucho menor, esta cantidad sigue siendo equivalente a la de muchas otras estrategias de reducción de emisiones, como la energía eólica de penetración moderada y baja. Por lo tanto, la OIF clásica es una, pero no la mejor, técnica de mitigación que podría aplicarse para reducir los niveles de CO2 atmosféricos globales.
Permanencia
Hay dos componentes en la cuestión de la "permanencia" del aislamiento de carbono de la OIF. El primer componente es el período de tiempo que se evitará que el carbono aislado regrese a la atmósfera. El tiempo de aislamiento es una función de la profundidad de sedimentación del carbono orgánico particulado, en sí mismo una función de la tasa de sedimentación (taxonomía, pastoreo, densidad de partículas, agregación, lastrado) y los patrones de circulación del océano debajo del parche fertilizado. La mezcla del océano profundo es un proceso lento que ocurre en una escala de tiempo de cientos a miles de años.
La capacidad de asociar la profundidad de la columna de agua con la edad (del último contacto con la atmósfera) y la trayectoria futura del agua está bien establecida en la comunidad oceanográfica. Las mediciones de la tasa de intrusión o evasión de trazadores naturales (por ejemplo, radón, 14C) y artificiales, por ejemplo, tritio, CFC (clorofluorocarbonos), SF6 (hexasulfuro de azufre) en los océanos del mundo proporcionan datos de calibración para los modelos de circulación. Estos modelos pueden producir una curva de "tiempo de residencia vs. perfil de profundidad" para cualquier área del océano en la que se realice la fertilización oceánica [Inglaterra, 1995; Matsumoto, 2007; Fine, 2011; Khatiwala y otros, 2012], así como el camino futuro general de esta parcela de agua. El tiempo de residencia del carbono aislado por OIF se calcula mediante la aplicación de modelos generales de circulación oceánica como los descritos anteriormente.
A medida que las partículas de carbono orgánico, producidas en la zona eufótica, se hunden a través de la columna de agua, están sujetas a respiración microbiana o remineralización a medida que el material orgánico se convierte nuevamente en sus constituyentes inorgánicos, incluido el CO2.
La mayor parte del carbono aislado se remineraliza cerca de la superficie del océano (unos cientos de metros superiores), pero una fracción significativa (~1-10%) puede hundirse en las profundidades del océano o incluso en el fondo del mar. El período de aislamiento de carbono de OIF se define por la trayectoria futura de la parcela de agua en la que se remineraliza cada unidad de carbono orgánico.
Para generar créditos de carbono a partir de OIF, el aislamiento de carbono debe medirse a la profundidad correspondiente al período de tiempo de residencia deseado. El segundo componente de la "permanencia" del
aislamiento de carbono es la definición de un período de tiempo de permanencia. El Protocolo de Kyoto usa 100 años como horizonte de tiempo arbitrario para el cual se normaliza el Potencial de Calentamiento Global (GWP) de los seis GEI regulados [CMNUCC, 1997]. Esta elección de los formuladores de políticas del Protocolo de Kyoto incorporó la consideración de los beneficios a largo plazo y los beneficios a corto plazo de las opciones de mitigación del clima [IPCC, 1995; p. 229], y es la mejor definición disponible para el aislamiento de carbono viable.
Para ser coherente con la política global de carbono, se debe considerar caso por caso una profundidad correspondiente a un tiempo de residencia de 100 años.151617181920
15 England, M.H., The Age of Water and Ventilation Timescales in a Global Ocean Model. Journal of Physical Oceanography, 1995. 25 (noviembre): p. 2756 - 2777.
16 IPCC, Climate Change 1994: Radiative Forcing of Climate Change and an Evaluation of the IPCC IS92 Emission Scenarios, ed. J.T. Houghton. 1995, Cambridge, Reino Unido: Cambridge University Press.
17 Matsumoto, K., Radiocarbon based circulation age of the world oceans. Journal of Geophysical Research -Oceans, 2007. 112(C09004).
18 UNFCCC, REPORT OF THE CONFERENCE OF THE PARTIES ON ITS THIRD SESSION, HELD AT KYOTO FROM 1 TO 11 DECEMBER 1997, in FCCC/CP/1997/7/Add.1, UNFCCC, Editor. 1997
19 Fine R., Observations of CFCs and SF6 as Ocean Tracers. Annual Review in Marine Science, 2011. 3: p. 173-195 20 Khatiwala, S., F. primeau and M. Holzer., Ventilation of the deep ocean constrained with tracer observations and implications for radiocarbon estimates of ideal mean age. Earth and Planetary Science Letters, 2012. 325-326: p.
116-125.
Breve descripción de las figuras
Figura 1: A) Ejemplo de un remolino oceánico. B) La imagen muestra la altura de la superficie del mar (SSH) medida a partir de observaciones satelitales; la flecha y el área encerrada en un círculo resaltan un remolino oceánico que sobresale de la superficie del mar en aproximadamente 20 cm.
Figura 2: Muestra un diagrama de cómo se medirán varios parámetros oceanográficos. "A" muestra las observaciones satelitales que se están tomando del área del proyecto. Estas observaciones incluirán clorofila (chl), radiación fotosintéticamente activa (par), temperatura superficial del mar (sst) y altura de la superficie del mar (ssh). Instrumentos in situ como "B" vehículos submarinos autónomos que pueden moverse verticalmente en la columna de agua o "C" instrumentos de movimiento vertical que descienden desde una embarcación de superficie pueden usarse para obtener datos que sustituyan a las observaciones satelitales en caso de que las observaciones satelitales no estén disponibles en el área del proyecto. Observaciones de carbono orgánico cerca de la superficie y en las proximidades de la termoclina "D" se tomará para determinar el flujo de carbono vertical a través de la columna de agua. Instrumentos de movimiento vertical como "C" o "B" cuando esté adecuadamente equipado, se puede usar para obtener mediciones de flujo de carbono vertical mediante la medición de carbono orgánico particulado (POC) y carbono orgánico disuelto (DOC).
Figura 3: Remolino oceánico y límite de proyecto definido en la etapa inicial del proyecto (límite inicial del proyecto).
Figura 4: Límite de proyecto a medida que aumenta la producción primaria neta. El área del proyecto se extendió más allá del límite de proyecto inicial. El remolino oceánico sigue siendo el mismo.
Figura 5: Con los aumentos en el tiempo del área contenida dentro del límite real del proyecto, la producción primaria neta (NPP) dejará de ser un 10% mayor que las aguas circundantes. El remolino oceánico sigue siendo el mismo.
La presente invención proporciona un método para calcular la cantidad de aislamiento de carbono atmosférico en base a las medidas obtenidas que permite determinar la cantidad neta de carbono atmosférico aislado.
Descripción detallada de la invención
Aunque se pueden describir ciertas modalidades preferidas de la presente invención, también son posibles modificaciones, adaptaciones y otras modalidades. Por ejemplo, los métodos y procesos descritos en la presente descripción pueden modificarse mediante sustitución, reordenamiento o adición de etapas a los métodos descritos. Por tanto, la siguiente descripción detallada no limita el alcance de la invención. A la luz de la presente descripción, los siguientes términos o frases deben entenderse con los significados que se describen a continuación:
El término "remolino oceánico" como se usa en la presente descripción significa una anomalía de la altura de la superficie del mar del océano. Un remolino oceánico es y es una corriente circular de agua que hace que los nutrientes que normalmente se encuentran en aguas más frías y profundas lleguen a la superficie del océano, el agua dentro de un remolino generalmente tiene características de temperatura y composición diferentes al agua fuera del remolino.
El término "paquete CTD" como se usa en la presente descripción corresponde a un paquete de instrumentos de gran tamaño para la adquisición de perfiles de columna de agua, como se entiende de acuerdo con la definición estándar usada por los oceanógrafos, donde CTD corresponde a las medidas mínimas: conductividad eléctrica, temperatura y profundidad (presión).
Límite de proyecto
El límite de proyecto de acuerdo con la presente invención es único de la mayoría de las otras metodologías de carbono. Debido a que el aislamiento de carbono oceánico usa áreas del océano como ubicación del proyecto, la circulación del agua del océano y las corrientes significarán que el límite de proyecto se moverá. Sin embargo, todavía es posible definir un límite de proyecto explícitamente.
El enriquecimiento de hierro del océano tendrá lugar en un remolino oceánico. Los remolinos oceánicos son corrientes circulares de agua que no se alinean con la superficie del océano (ver Figuras 1A y 1B). Aunque es difícil de definir a simple vista, los remolinos oceánicos pueden definirse mediante el uso de los datos de altura de la superficie del mar (ssh) disponibles de fuentes de dominio público21.
Se considerará que una anomalía de la altura de la superficie del mar de 3cm o más es el criterio para definir el borde del remolino oceánico. El área encerrada dentro de este borde se definirá como la ubicación inicial del proyecto.
Los remolinos oceánicos tienen propiedades deseables cuando se dedican al enriquecimiento de hierro. Resisten la mezcla de nutrientes y hierro en las aguas circundantes y son fuentes de nutrientes emergentes que estimulan la fotosíntesis.4
Por estas razones, el proyecto se llevará a cabo dentro de un remolino oceánico.
Se introduce un compuesto de hierro en el límite de proyecto inicial para estimular la actividad fotosintética dentro de este límite. La adición de hierro en un remolino estimulará la fotosíntesis y creará un aumento en la producción primaria neta (NPP), sin embargo, este efecto no es permanente. Por lo tanto, el límite de proyecto dejará de existir una vez que el efecto del enriquecimiento de hierro ya no se eleve significativamente de las aguas circundantes. La NPP se calculará antes de la introducción del compuesto de hierro. Esta se considerará la NPP de fondo o preexistente del límite inicial del proyecto. A medida que el compuesto de hierro aumenta la NPP, el área de fotosíntesis mejorada se extenderá más allá del límite inicial del proyecto.
Se realizarán observaciones repetidas de la clorofila de la superficie del mar dentro y alrededor del límite de proyecto inicial para determinar la delimitación entre el área de fotosíntesis aumentada y la fotosíntesis preexistente. Esta delimitación se definirá como el límite real del proyecto. El criterio usado para determinar la delimitación del límite real del proyecto será un aumento de NPP que sea 10% o mayor que la n Pp de fondo, o la NPP que rodea el límite real del proyecto. El
21http://oceanmotion.org/html/resources/ssedv.htm
límite de proyecto real será, por lo tanto, el área delimitada por esta delimitación y cambiará con el tiempo.
Cuando la NPP dentro del límite real del proyecto ya no se eleva más del 10% de la NPP que rodea el límite real del proyecto, el proyecto se considerará concluido.
Las observaciones para calcular la NPP dentro del límite real del proyecto y las observaciones para calcular la NPP que rodean el límite real del proyecto se tomarán diariamente o se interpolarán diariamente para crear una serie temporal que defina el área del límite real del proyecto diariamente a partir de la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto. Dado que es posible que no se puedan realizar observaciones a diario debido a las condiciones ambientales y las limitaciones de los dispositivos de medición, será aceptable usar la interpolación y extrapolación de puntos de datos conocidos para estimar las métricas de NPP diarias.
Por lo tanto, el límite de proyecto se definirá en las siguientes etapas;
a) Se seleccionará como ubicación del proyecto un remolino oceánico con alto contenido de nutrientes y bajo contenido de clorofila (HNLC) en aguas pelágicas.
b) Se obtendrá una referencia de la producción primaria neta (NPP) dentro del remolino oceánico antes del enriquecimiento de hierro (la NPP se explica más adelante en este documento).
c) A medida que se realiza el enriquecimiento de hierro, la producción primaria neta (NPP) aumentará dentro del remolino a un valor máximo (NPPmáx) después de lo cual disminuirá hasta que sea indistinguible de las aguas adyacentes.
d) Por lo tanto, el límite de proyecto se definirá como una delimitación alrededor del remolino oceánico enriquecido con hierro, donde la n Np es 10 % o más que las aguas circundantes.
e) Una vez que la NPP dentro del remolino oceánico se haya reducido a menos del 10% de las aguas circundantes, se considerará que el proyecto ha llegado a su conclusión.
Escenario de referencia
La exportación de carbono de un proyecto de enriquecimiento de hierro oceánico es el balance de masa obtenido de la diferencia entre la producción primaria neta (NPP) dentro del límite de proyecto, la NPP adyacente una vez que el proyecto ha comenzado y el aumento de NPP dentro del límite de proyecto causado por el enriquecimiento de hierro.
Por lo tanto, antes del inicio del proyecto, se deben realizar mediciones y métricas del área del proyecto para permitir que se establezca la NPP del área del proyecto. Durante el proyecto, se realizarán mediciones y métricas de las aguas oceánicas adyacentes para tener en cuenta los cambios de NPP que podrían haberse esperado razonablemente antes de la ejecución del proyecto. Esto se definirá como la NPP de referencia.
Métricas a medir:
El método y los cálculos para establecer la NPP se definen más adelante.
Adicionalidad
Debido a que la ejecución de un proyecto de Blue Carbón en el océano pelágico se realiza en el mar, requiere recursos sustanciales y no se puede realizar 'accidentalmente' o por otros medios que no sean la participación específica en el proyecto, por lo tanto, se satisface la adicionalidad.
Emisiones del proyecto
Las emisiones del proyecto son las emisiones de carbono que se emitirán a lo largo de la ejecución del proyecto. Se espera que la mayor fuente de emisiones de carbono sean los gases de escape de los motores de combustión interna que se usan para propulsar las embarcaciones que se usan en el proyecto. Esta cantidad variará en dependencia del tipo de embarcación usada y la duración de los viajes marítimos, y se calculará caso por caso. Se estima que las emisiones del proyecto son una fracción menor del aislamiento del proyecto.
Fuga
La principal fuente de fugas es la remineralización del transporte vertical de carbono de regreso al ecosistema. Las fugas se eliminan de los cálculos de carbono del proyecto mediante el término "Eficiencia de exportación", que define el transporte vertical real de carbono que se aísla, lo que representa la remineralización.
Método para calcular la cantidad de aislamiento de carbono atmosférico
Para calcular el carbono que se elimina de la atmósfera, es necesario obtener medidas de varios parámetros oceanográficos y aplicar esas medidas a un cálculo matemático que proporcione una estimación del carbono aislado.
Sin embargo, debido a la dificultad de obtener ciertas métricas y medidas del océano abierto, el cálculo descrito en esta metodología debe ceñirse a dos principios para su aplicación práctica. Estos son;
(1) Las métricas usadas para realizar el cálculo descrito en esta metodología deben ser observables. Eso significa que debe existir un método práctico para recolectar los datos destinados como insumos al cálculo y deben ser fáciles de obtener con la tecnología disponible actualmente. Por lo tanto, el cálculo proporciona una estimación de la fijación de carbono que es la "mejor aproximación posible".
(2) En segundo lugar, el cálculo debe basarse en un algoritmo científicamente aceptado que proporcione estimaciones realistas de la producción fotosintética. Este cálculo usa estimaciones de la producción primaria neta (NPP) para evaluar la cantidad de carbono fijado por la fotosíntesis del océano por unidad de área y tiempo. Las principales métricas que hay que adquirir corresponden a:
• Concentración de clorofila (chl)
• Radiación fotosintética activa (par)
• Temperatura superficial del mar (sst)
• Duración del día
• Carbono orgánico particulado (POC)
• Carbono orgánico disuelto (DOC)
• Carbono orgánico en la zona eufótica (CorgE)
• Carbono orgánico cerca de la Termoclina profunda (CorgT)
Estas observaciones se usarán como datos de entrada en un cálculo para determinar la producción primaria neta (NPP) y la eficiencia del transporte de carbono. Estas mediciones deberán tener una resolución geográfica mínima de 10 kilómetros cuadrados por observación o mejor.
Las observaciones deben repetirse diariamente o interpolarse diariamente mediante el uso de un conjunto de instrumentos y mecanismos de muestreo.
Estas observaciones se realizarán a partir de fuentes de datos públicas o privadas. En ausencia de observaciones de datos públicos o privados, se puede obtener un sustituto aceptable de
Vehículos autónomos subacuáticos (AUV) equipados con instrumentación capaz de medir los parámetros.
El uso de la recogida de datos por AUV realizada simultáneamente con las observaciones satelitales proporcionará una mayor resolución de las métricas del mar.
Alternativamente, se pueden usar trampas de sedimentos, boyas, instrumentos de a bordo, botellas niskin y/o una embarcación de superficie, que se ha equipado con instrumentación capaz de medir estos parámetros.
Una fracción del carbono fijado en la zona eufótica se hundirá y pasará a través de la termoclina profunda donde puede ser aislado durante un período de tiempo significativo (meses o años). Aunque existen varios métodos diferentes para realizar este cálculo, la metodología descrita en la presente invención usará el cálculo de la producción primaria neta (NPP) de Eppley VGPM.22, que es ampliamente usado y revisado por pares23.
22 Eppley, RW. Temperatura and phytoplankton growth in the sea. Fishery Bulletin, 1972, Volumen 70: 1063-1085 23 Behrenfeld, MJ., PG Falkowski., Photosynthetic rates derived from satellite-based chlorophyll concentration. Limnology and Oceanography, 1997a, Volumen 42: 1-20
Explicación del cálculo de NPP
El cálculo de la producción primaria neta (NPP) de Eppley usa el modelo de producción verticalmente generalizado (VGPM) propuesto por Behrenfeld y Falkowski en 199714, y se usa comúnmente para estimar la NPP oceánica regional a global. Este algoritmo se basa principalmente en observaciones de concentraciones de clorofila, que pueden obtenerse de estudios satelitales, aéreos o in situ, como se muestra en la Figura 2. La base del modelo VGPM es que la NPP varía de manera predecible con la concentración de clorofila (chl), es decir, NPP es una función dependiente de la concentración de clorofila.
NPP = f
{chl)
El modelo VGPM de Eppley es una versión del modelo de Behrenfeld y Falkowski que incluye la función de crecimiento dependiente de la temperatura del fitoplancton descrita por Eppley (1972)13. Por tanto, se tienen en cuenta los efectos de la temperatura del océano sobre la fijación de carbono.
El algoritmo emplea una variable denominada pb_opt, que es la producción primaria neta máxima diaria encontrada dentro de una columna de agua dada, y se basa en la curvatura de la función de crecimiento del fitoplancton dependiente de la temperatura descrita por Eppley (1972). Típicamente se expresa en unidades de mg de carbono fijado por mg de clorofila por hora.
NPP por unidad de volumen a la profundidad de pb_opt es por lo tanto:
NPP = chl * pb opt * duración del día
La duración del día es el número de horas de luz del día en el lugar de interés y NPP es el número de miligramos de carbono fijados por día por unidad de volumen. Para relacionar el volumen total de la columna de agua con el área de superficie, se requiere una función de productividad integrada de la columna de agua por unidad de área oceánica. Esto esencialmente proyecta el volumen del área de interés a un valor expresado como producción por unidad de superficie.
NPP = chl * pb_opt * duración del día * función de volumen
La función de volumen se puede explicar de la siguiente manera. La fotosíntesis a través de la columna de agua no es uniforme. Esto se debe a que la actividad fotosintética es impulsada por la luz solar. A medida que la luz solar penetra en la columna de agua, parte de ella será absorbida y parte se dispersará hacia atrás. En consecuencia, la luz solar disminuye rápidamente con la profundidad de una manera casi exponencial. Además, la intensidad de la luz solar varía debido a efectos como la cobertura de nubes. Estos efectos de la luz sobre la fotosíntesis se tienen en cuenta en el algoritmo VGPM al incluir un término dependiente de la luz, f (par), también conocido como radiación fotosintética activa, en el cálculo.
Función de volumen = f(pa/) * z_eu
donde z_eu es la profundidad eufótica a la que está disponible el 1% de la luz superficial/incidente. El término z_eu se calcula mediante el uso del modelo de caso 1 de Morel y Berthon (1989)24. Este modelo estima z_eu a partir de las concentraciones de clorofila en la superficie y se basa en ecuaciones empíricas ajustadas a datos de observación. Este término distingue entre aguas más bajas y más altas en clorofila. Dada la cantidad de clorofila, la profundidad eufótica se estima mediante el uso de ecuaciones distintas para la clorofila más baja y más alta.
Si chl <1
Chl tot = 38* chl0425
Si chl> = 1 chl_tot = 40,2 * chl0507
z_eu = 200 * (chl_tot)-0293
si z_eu<= 102,
entonces,
z_eu = 568,2 * (chl_tot)-0746
El término f(par) es la relación entre la NPP integrada en la columna de agua y la NPP potencial máxima si las tasas de fotosíntesis se mantuvieran en niveles máximos (es decir, pb_opt) en toda la columna de agua. Este término dependiente de la luz se determinó empíricamente mediante el uso de miles de mediciones de productividad de campo y viene dado por:
Reemplazar la "función de volumen" con estas relaciones produce la relación Eppley VGPM:
24 Morel, A., J-F Berthon., Surface pigments, algal biomass profiles, and potential production ofthe euphotic layer: Relationships reinvestigated in view of remote-sensing applications. Limnology and Oceanography. 1989, Volumen 34:1545-1562
NPP =
c h l
* p b o p t * duración del
El término pb_opt, como lo define Eppley (1972), expresa la actividad fotosintética en función de la temperatura de la superficie del mar (sst) y viene dado por:
}ib_Opt =
l r54<
10^
(0rQ275,"sst|K)r07 |
Por lo tanto, el cálculo de NPP requiere los siguientes campos de datos de entrada:
• chl: concentración de clorofila en la superficie del océano (medida a partir de observaciones satelitales, instrumentación aérea o instrumentos in situ)
• par: radiación fotosintéticamente activa (medida a partir de observaciones satelitales, aeronaves, instrumentación aérea o instrumentos in situ)
• sst: temperatura superficial del mar (medida a partir de observaciones satelitales, instrumentación aérea o instrumentos in situ)
• duración del día, (métrica ambiental ampliamente publicada y comúnmente disponible)
Aislamiento de carbono
NPP proporciona la cantidad de carbono fijado por unidad de área, pero esto no es lo mismo que el aislamiento de carbono. No todo el carbono manifestado por NPP se hundirá a través de la columna de agua y alcanzará la termoclina profunda. Además, la relación de carbono a NPP puede variar en dependencia de las condiciones ambientales y una relación aislamiento de carbono: NPP fija puede ser que no se aplique en todas las condiciones y ubicaciones. Por lo tanto, se debe establecer una relación de conversión que relacione el aislamiento de carbono con la NPP para el área en estudio.
El flujo de carbono vertical a través de la columna de agua puede estimarse a partir de mediciones de carbono orgánico particulado (POC) y carbono orgánico disuelto (DOC) tomadas a distintas profundidades dentro de la columna de agua. Preservando el principio (1), que las métricas usadas en el cálculo deben ser observables, los instrumentos oceanográficos in situ comúnmente disponibles (como planeadores, muestras de agua, trampas de sedimentos o paquetes CTD) se usarán para medir POC y DOC a varias profundidades, cubriendo el zona eufótica hasta la profundidad de la termoclina permanente.
Las observaciones del carbono orgánico particulado (POC) y del carbono orgánico disuelto (DOC) del subsuelo se tomarán de las mediciones en la zona eufótica del subsuelo, y también en las proximidades de la termoclina profunda del subsuelo.
Se deben tomar observaciones dentro del límite real del proyecto y alrededor del límite real del proyecto para determinar el flujo de carbono vertical dentro del límite de proyecto y alrededor del límite de proyecto.
Las mediciones de las concentraciones de POC y DOC a varias profundidades en la columna de agua arrojarán estimaciones del flujo de carbono orgánico a las profundidades marinas y la eficiencia del aislamiento de carbono. El carbono orgánico (c_org) se expresa como:
c_org = POC DOC
El flujo de carbono vertical máximo a través de la columna de agua es el c_org presente en la zona eufótica del área en estudio. Esta métrica puede determinarse mediante mediciones in situ en la zona eufótica. Este término será CorgE.
El flujo de carbono real en la termoclina profunda puede determinarse mediante mediciones in situ de Corg en las proximidades de la termoclina profunda. Este término será CorgT.
Durante el proceso de medición, se debe dejar suficiente tiempo (semanas a meses) para que el flujo de carbono se mueva verticalmente desde la zona eufótica hasta la termoclina profunda. Ahora se puede calcular una relación que defina la eficiencia del transporte vertical de carbono en el área en estudio. Este término será CorgEf.
CorgEf = CorgT/CorgE
Por lo tanto, aislamiento de carbono total (Cais) se define por lo tanto como:
Cais = CorgEf * NPP
Preservando el principio 1, CorgEf se considerará una constante dentro del área en estudio. Por lo tanto, una vez que se haya establecido esta métrica, la NPP se calculará mediante el uso del satélite más granular u otras observaciones de teledetección disponibles, pero conservando CorgEf como una constante definida localmente. Esta métrica es aplicable solo para el tiempo y lugar bajo observación y debe estar respaldada por mediciones in situ (planeadores, muestras de agua, paquetes cTd , trampas de sedimentos, etc.)
Sin embargo, el aislamiento de carbono total del proyecto (Cproy) debe eliminar la exportación de carbono de referencia que el área del proyecto aislaría sin la influencia del enriquecimiento de hierro.
Por lo tanto;
Cproy = Cais - Creferencia
Donde, Creferencia se calcula de la misma manera que Cais, pero mediante el uso de métricas y observaciones del área del proyecto antes del enriquecimiento de hierro.
La eficiencia del transporte de carbono dentro del límite de proyecto se definirá como CorgEf(P) y la eficiencia del transporte de carbono fuera del límite de proyecto se usará como métrica de referencia y se definirá como CorgEf(B).
El aislamiento de carbono diario total dentro del límite real del proyecto será la NPP total, descontado por la eficiencia del transporte de carbono vertical dentro del límite real del proyecto. Por lo tanto, el aislamiento de carbono diario total dentro del límite real del proyecto será:
Cais(P) = CorgEf (P) * NPP
De manera similar, el aislamiento de carbono diario total dentro del límite real del proyecto será:
Cais(B) = CorgEf (B) * NPP
Por lo tanto, el aislamiento de carbono diario neto del proyecto será el aislamiento de carbono diario dentro del límite real del proyecto, menos el aislamiento de carbono diario de referencia fuera del límite real del proyecto. Por lo tanto, el aislamiento de carbono neto total se definirá como:
Cais(NET) = Cais (P) - Cais(B)
Cseq (NET) se calculará diariamente desde la fecha de introducción del compuesto de hierro, hasta la fecha de conclusión del proyecto. La duración del proyecto (Días (P)) se definirá como el número de días desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto.
El aislamiento de carbono neto total del proyecto (Ctotal) será el Cais(NET) diario sumado diariamente, desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto.
Por lo tanto, el método para determinar la cantidad neta de carbono atmosférico aislado se puede describir de acuerdo con las siguientes etapas:
a) definir un límite de proyecto al
• obtener observaciones satelitales de la altura de la superficie del mar (SSH) de fuentes de datos públicas o privadas para determinar la ubicación de un remolino oceánico que se puede usar como ubicación del proyecto;
• seleccionar un remolino oceánico existente dentro de una región del océano pelágico considerada alta en nutrientes y baja en clorofila;
• seleccionar una anomalía de la altura de la superficie del mar de 3cm o más para definir el borde del remolino oceánico;
• definir el área encerrada dentro de este borde como la ubicación inicial del proyecto;
b) obtener mediciones, métricas y observaciones de referencia dentro y más allá de los límites de proyecto de:
• se tomarán la clorofila de la superficie del mar (chl), la radiación fotosintéticamente activa (par), la temperatura de la superficie del mar (sst) y el carbono orgánico particulado del subsuelo (poc) y el carbono orgánico disuelto (doc).
• carbono orgánico particulado subsuperficial (poc) y carbono orgánico disuelto (doc) a partir de mediciones en la zona eufótica del subsuelo, y también en la proximidad de la termoclina profunda del subsuelo; • calcular la NPP antes de la introducción del hierro que se considerará la NPP de fondo o preexistente del límite inicial del proyecto;
c) aplicar un compuesto de hierro dentro del límite de proyecto para mejorar la fotosíntesis dentro de este límite;
d) obtener ciertas mediciones, métricas y observaciones dentro y adyacentes a los límites de proyecto después de la introducción del compuesto de hierro que se tomarán diariamente o se interpolarán diariamente mediante el uso de un conjunto de instrumentos y mecanismos de muestreo para crear una serie temporal que defina el área del límite real del proyecto diariamente desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto, como por ejemplo:
• se tomarán la clorofila de la superficie del mar (chl), la radiación fotosintéticamente activa (par), la temperatura de la superficie del mar (sst) y el carbono orgánico particulado del subsuelo (poc) y el carbono orgánico disuelto (doc).
• determinar el flujo de carbono orgánico (corg) como la suma de poc y doc;
• determinar la eficiencia del transporte de carbono (corgEF) como corgT/corgE;
• definir CorgEF(P) como la eficiencia del transporte de carbono dentro del límite de proyecto y CorgEF (B) como la eficiencia del transporte de carbono fuera del límite de proyecto;
• definir la duración del proyecto (Días(P)) como el número de días desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto;
y
e) determinar la cantidad neta de carbono atmosférico que se aísla mediante el uso de las medidas obtenidas en las etapas b) y d), el cálculo de los siguientes datos:
• el aislamiento de carbono diario total dentro del límite real del proyecto es Cais(P) = CorgEF(P) * NPP; • el aislamiento de carbono diario total fuera del límite real del proyecto es Cais(B) = CorgEF(B) * NPP; • el aislamiento de carbono neto total es Cais(NET) = Cais(P)-Cais(B);
• el aislamiento de carbono neto total del proyecto (Ctotal) es el Cais(NET) diario sumado diariamente, desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto.
Ilustraciones
Ejemplo 1:
El compuesto de hierro se coloca dentro del remolino oceánico al inicio del proyecto, lo que resulta en un aumento de la producción primaria neta. Esta área, dentro del remolino oceánico, se define como el límite de proyecto inicial (Figura 3).
A medida que aumenta la producción primaria neta, el área del proyecto se extenderá más allá del límite de proyecto inicial. El límite real del proyecto se definirá como la delimitación entre un aumento del 10 % o más en la NPP de su valor inicial y las aguas circundantes. Como se muestra en la Figura 4, el límite real del proyecto cambiará día a día, mientras que el área del remolino oceánico permanece igual o muy similar al comienzo del proyecto.
A medida que el área contenida dentro del límite real del proyecto aumenta con el tiempo, la producción primaria neta aumentará, se estabilizará y comenzará a disminuir. Se llegará a un punto donde la producción primaria neta del agua encerrada dentro del límite dejará de ser un 10% mayor que las aguas circundantes, lo que da por terminado el proyecto (ver la Figura 5).
Claims (9)
1. Un método para determinar la cantidad neta de carbono atmosférico aislado a través de la fertilización con hierro oceánico que comprende las etapas de:
a) definir un límite de proyecto;
b) obtener mediciones, métricas y observaciones de referencia dentro y más allá de los límites de proyecto; en donde las mediciones, métricas y observaciones de referencia son:
- concentración de clorofila (chl),
- radiación fotosintética activa (par),
- temperatura superficial del mar (sst),
- duración del día,
- carbono orgánico particulado (POC),
- carbono orgánico disuelto (DOC),
- carbono orgánico de la zona eufótica (CorgE), y
- carbono orgánico cercano a la termoclina profunda (CorgT);
c) aplicar un compuesto de hierro dentro del límite de proyecto para mejorar la fotosíntesis;
d) obtener ciertas mediciones, métricas y observaciones dentro y adyacentes al límite de proyecto después de la introducción del compuesto de hierro para crear una serie temporal que defina el área del límite de proyecto diariamente desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto; e) mediante el uso de las mediciones obtenidas de las etapas b) y d), determinar el aislamiento de carbono diario total dentro del límite real del proyecto, Cais(P), en donde dicho Cais(P) = CorgEf (P) * NPP;
f) determinar un aislamiento de carbono diario total fuera del límite de proyecto, Cais(B), en donde dicho Cais(B) = CorgEf(B) * NPP;
g) determinar el aislamiento de carbono neto diario total, Cais(NET), en donde dicho Cais(NET)= Cais(P)-Cais(B); y
h) obtener el aislamiento de carbono neto total del límite de proyecto (Ctotal) como la suma de los Cais(NET) diarios desde la introducción del compuesto de hierro hasta la conclusión del proyecto;
y en donde,
- Corg = POC DOC;
- CorgEf = CorgT/CorgE; y
- NPP es la producción primaria neta definida como:
en donde
- pb_obt es la actividad fotosintética en función de la temperatura de la superficie del mar (sst):
y
- z_eu es la profundidad eufótica a la que está disponible el 1% de la luz superficial/incidente, en donde: donde z_eu = 200 * (chl_tot)'0293
si chl <1 , chl_tot = 38 * chl0425
si chl> = 1, chl_tot = 40,2 * chl0507
y si z_eu <= 102,
entonces z_eu = 568,2 * (chl_tot)'0746
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el límite de proyecto se establece en base a las siguientes etapas:
a) seleccionar como ubicación del proyecto un remolino oceánico;
b) obtener una referencia de la producción primaria neta (NPP) dentro del remolino oceánico antes de la introducción del hierro;
c) esperar hasta que se realice la introducción del hierro, donde después de que la NPP alcanza un valor máximo dentro del remolino oceánico, la NPP disminuirá hasta igualar la NPP de las aguas adyacentes; y d) delimitar el límite de proyecto alrededor del remolino oceánico enriquecido con hierro, donde la NPP es 10 % o mayor que en las aguas adyacentes.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el remolino oceánico existe dentro de una región de océano pelágico que se considera que es alta en nutrientes y baja en clorofila.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la recogida de datos se realiza mediante el uso de la recogida de datos de un vehículo submarino autónomo (AUV) simultáneamente con las observaciones por satélite, para proporcionar una mayor resolución de las métricas del mar.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la recogida de datos se obtiene de fuentes de datos públicas o privadas, o se obtiene de al menos un dispositivo equipado con instrumentación capaz de medir Cais(P), Cais(B) y Cais(NET); o se obtiene de una embarcación de superficie que se ha equipado con instrumentación capaz de medir Cais(P), Cais(B) y Cais(NET).
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, donde el al menos un dispositivo está comprendido en el grupo de: vehículos submarinos autónomos (AUV), trampas de sedimentos, boyas, instrumentos de a bordo, botellas niskin e instrumentos satelitales.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las observaciones tienen una resolución geográfica mínima de 10 kilómetros cuadrados por observación o mejor.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el compuesto de hierro se introduce en el límite de proyecto para estimular la actividad fotosintética dentro del límite de proyecto.
9. El método de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en donde los cálculos de NPP dentro de los límites de proyecto se realizan mediante el uso de datos reales, interpolados o extrapolados y se aplican para proporcionar una medición de la NPP dentro de los límites de proyecto.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA2899051A CA2899051C (en) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | Process and method for the enhancement of sequestering atmospheric carbon through ocean iron fertilization, and method for calculating net carbon capture from said process and method |
| PCT/CA2016/050883 WO2017020120A1 (en) | 2015-07-31 | 2016-07-28 | Process and method for the enhancement of sequestering atmospheric carbon through ocean iron fertilization, and method for calculating net carbon capture from said process and method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2903035T3 true ES2903035T3 (es) | 2022-03-30 |
Family
ID=54784127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES16832007T Active ES2903035T3 (es) | 2015-07-31 | 2016-07-28 | Método para calcular la captura de carbono neto de la fertilización con hierro oceánico |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180217119A1 (es) |
| EP (1) | EP3329306B1 (es) |
| CN (1) | CN108139502B (es) |
| AU (1) | AU2016303912A1 (es) |
| CA (2) | CA2965409C (es) |
| CL (1) | CL2018000139A1 (es) |
| DK (1) | DK3329306T3 (es) |
| ES (1) | ES2903035T3 (es) |
| HK (1) | HK1255632A1 (es) |
| HU (1) | HUE059440T2 (es) |
| PE (1) | PE20180806A1 (es) |
| PL (1) | PL3329306T3 (es) |
| PT (1) | PT3329306T (es) |
| WO (1) | WO2017020120A1 (es) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CL2014003350A1 (es) * | 2014-12-09 | 2016-09-02 | Oceaneos Environmental Solutions Inc | Proceso y método para medir y cuantificar remotamente el retiro de dióxido de carbono. |
| CN109815962B (zh) * | 2019-01-17 | 2022-12-23 | 南京信息工程大学 | 一种识别海洋涡旋边缘叶绿素环状结构的方法 |
| US20220148305A1 (en) * | 2020-09-17 | 2022-05-12 | Edward R. Adams | Geospatial vegetation correlation system and method |
| CN113392540B (zh) * | 2021-07-14 | 2024-01-26 | 南京寻木智能科技有限公司 | 一种园林乔木的固碳释氧估算方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2007201687A1 (en) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Ocean Nourishment Corporation Pty Limited | Method for determining the amount of carbon dioxide sequestered into the ocean as a result of ocean nourishment |
| US9034594B2 (en) * | 2007-04-24 | 2015-05-19 | University Of Southern California | Methodology for verifying carbon storage in seawater |
| AU2010210311A1 (en) * | 2009-02-06 | 2011-09-01 | Richard J. Hunwick | System, apparatus and method for carbon dioxide sequestration |
| US20110245937A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | General Electric Company | System and method for interoperability between carbon capture system, carbon emission system, carbon transport system, and carbon usage system |
| GB2502085A (en) * | 2012-05-15 | 2013-11-20 | Univ Newcastle | Carbon capture by metal catalysed hydration of carbon dioxide |
| KR101356067B1 (ko) * | 2012-08-21 | 2014-01-28 | 주식회사 포스코 | 이산화탄소 고정방법 및 장치 |
| CN103255048B (zh) * | 2013-04-19 | 2014-08-13 | 北京科技大学 | 海水体系钝顶螺旋藻生物矿化固定二氧化碳装置及方法 |
| CN203183916U (zh) * | 2013-04-22 | 2013-09-11 | 北京科技大学 | 海水体系钝顶螺旋藻生物矿化固定二氧化碳的装置 |
| CA2835792A1 (en) * | 2014-01-28 | 2015-07-28 | Blue Carbon Solutions Inc | Process and method for remotely measuring and quantifying carbondioxide sequestration from ocean iron enrichment |
-
2015
- 2015-07-31 CA CA2965409A patent/CA2965409C/en active Active
- 2015-07-31 CA CA2899051A patent/CA2899051C/en active Active
-
2016
- 2016-07-28 AU AU2016303912A patent/AU2016303912A1/en not_active Abandoned
- 2016-07-28 US US15/749,332 patent/US20180217119A1/en not_active Abandoned
- 2016-07-28 ES ES16832007T patent/ES2903035T3/es active Active
- 2016-07-28 CN CN201680056754.6A patent/CN108139502B/zh active Active
- 2016-07-28 PE PE2018000145A patent/PE20180806A1/es unknown
- 2016-07-28 EP EP16832007.5A patent/EP3329306B1/en active Active
- 2016-07-28 DK DK16832007.5T patent/DK3329306T3/da active
- 2016-07-28 PL PL16832007T patent/PL3329306T3/pl unknown
- 2016-07-28 HU HUE16832007A patent/HUE059440T2/hu unknown
- 2016-07-28 PT PT168320075T patent/PT3329306T/pt unknown
- 2016-07-28 WO PCT/CA2016/050883 patent/WO2017020120A1/en active Application Filing
-
2018
- 2018-01-17 CL CL2018000139A patent/CL2018000139A1/es unknown
- 2018-11-19 HK HK18114768.1A patent/HK1255632A1/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK3329306T3 (da) | 2022-01-10 |
| CA2965409A1 (en) | 2015-12-01 |
| CA2899051C (en) | 2017-07-11 |
| PT3329306T (pt) | 2022-01-13 |
| HUE059440T2 (hu) | 2022-11-28 |
| AU2016303912A1 (en) | 2018-02-22 |
| PE20180806A1 (es) | 2018-05-09 |
| WO2017020120A1 (en) | 2017-02-09 |
| EP3329306B1 (en) | 2021-10-13 |
| HK1255632A1 (zh) | 2019-08-23 |
| CA2899051A1 (en) | 2015-12-01 |
| EP3329306A1 (en) | 2018-06-06 |
| US20180217119A1 (en) | 2018-08-02 |
| CA2965409C (en) | 2018-04-24 |
| EP3329306A4 (en) | 2019-05-15 |
| CN108139502A (zh) | 2018-06-08 |
| CN108139502B (zh) | 2019-09-27 |
| PL3329306T3 (pl) | 2022-02-07 |
| CL2018000139A1 (es) | 2018-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2903035T3 (es) | Método para calcular la captura de carbono neto de la fertilización con hierro oceánico | |
| Combes et al. | Cross-shore transport variability in the California Current: Ekman upwelling vs. eddy dynamics | |
| Davies et al. | The deglacial transition on the southeastern Alaska Margin: Meltwater input, sea level rise, marine productivity, and sedimentary anoxia | |
| Honda et al. | Comparison of carbon cycle between the western Pacific subarctic and subtropical time-series stations: highlights of the K2S1 project | |
| Clargo et al. | Rapid increase of observed DIC and pCO2 in the surface waters of the North Sea in the 2001-2011 decade ascribed to climate change superimposed by biological processes | |
| Buchanan et al. | The simulated climate of the Last Glacial Maximum and insights into the global marine carbon cycle | |
| Pan et al. | Evaluation of the sinks and sources of atmospheric CO2 by artificial upwelling | |
| Ross et al. | Environmental and physiochemical controls on coral calcification along a latitudinal temperature gradient in Western Australia | |
| Matear et al. | Quantifying the impact of ocean acidification on our future climate | |
| Darko et al. | Modeling the impacts of climate change on the thermal and oxygen dynamics of Lake Volta | |
| Esposito et al. | Application of stable carbon isotopes in a subtropical North Atlantic MesocosmStudy: a new approach to assess CO2 effects on the marine carbon cycle | |
| Couto et al. | Modelling the effects of global temperature increase on the growth of salt marsh plants | |
| Gaxiola-Castro et al. | Internal waves effect on the Gulf of California phytoplankton | |
| Sedigh Marvasti et al. | Challenges in modeling spatiotemporally varying phytoplankton blooms in the Northwestern Arabian Sea and Gulf of Oman | |
| Johnson et al. | Environmental legacy effects and acclimatization of a crustose coralline alga to ocean acidification | |
| Lei et al. | Response of coralline algae Porolithon onkodes to elevated seawater temperature and reduced pH | |
| Bauman et al. | Augmenting the biological pump: The shortcomings of geoengineered upwelling | |
| Adushkin et al. | Global methane flux into the atmosphere and its seasonal variations | |
| Merlivat et al. | Carbon, oxygen and biological productivity in the Southern Ocean in and out the Kerguelen plume: CARIOCA drifter results | |
| Marrec | Dynamics of the carbonate system and air-sea CO2 fluxes in western European shelf waters: a multi-scale approach | |
| Makkaveev | The features of the correlation between the pH values and the dissolved oxygen at the Chistaya Balka test area in the Northern Caspian Sea | |
| Tesdal et al. | Sensitivity of modelled sulfate radiative forcing to DMS concentration and air-sea flux formulation. | |
| De la Fuente Gamero | Dynamics of marine dissolved organic matter: ocean metabolism and climate transitions | |
| Adams et al. | Assessment of light history indicators for predicting seagrass biomass | |
| Nurdjaman et al. | Numerical simulation of dissolved oxygen in Jakarta Bay |