應(yīng)用案例

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Picarro G2311-f(基于渦動協(xié)方差法測量海-汽CO?通量的新應(yīng)用)

發(fā)表時間:2024-04-17瀏覽量:256


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海洋作為一個巨大的二氧化碳匯,對整個地球的生態(tài)氣候有著深遠(yuǎn)的影響——自工業(yè)革命以來,海洋吸收了人為排放二氧化碳的四分之一到三分之一。因此,理解和量化影響氣候變化的碳交換過程對于改善碳收支的預(yù)算和預(yù)測未來的氣候情景有著重要的意義。

 

 

由于風(fēng)對海洋表面水動力的影響是控制大氣和海洋之間CO2轉(zhuǎn)移的主要因素,因此通常估算CO2通量的方法只考慮海洋和大氣中氣體的濃度以及風(fēng)速。然而,風(fēng)并不是影響氣海輸送的唯一因素。此前在南大洋的測量顯示,氣體傳輸速度對風(fēng)速的依賴性很大,從中等風(fēng)速時的約20%,到低風(fēng)速和高風(fēng)速時的100%。其他控制這種轉(zhuǎn)移的因素包括海洋氣泡、波浪和海洋表層的表面活性化學(xué)物質(zhì)的作用。普利茅斯海洋實驗室的學(xué)者重點研究了表面活性劑對大氣-海洋CO2通量的影響。

 

渦度相關(guān)法(Eddy Covariance, EC)是觀測大氣-海洋CO2通量最直接的方法,近年來其在船載測量中的應(yīng)用有了顯著的改進。本研究采用閉路式渦動相關(guān)法,高頻溫室氣體分析儀選用Picarro (G2311-f),樣氣流速5 LPM,在進入Picarro儀器之前,樣品氣通過一段3.2 mm的特氟龍管,一個顆粒物過濾器(2 μm),和一個逆流干燥器(Nafion PD-200T-24M)。該干燥器通過去除平均約80%的H2O和幾乎所有的變率,最大限度地減少了由于水蒸氣(H2O)對CO2測量的干擾。Picarro儀器同時測量H2O信號,并用Picarro軟件算法去除殘留的H2O信號,得到通量計算所需的大氣CO2干混合比(xCO2,單位ppm)。

 

該論文的第一作者Yang Mingxi博士解釋道:“幾十年來,實驗室實驗表明,自然產(chǎn)生的有機化學(xué)物質(zhì)(表面活性劑)可以抑制空氣-海洋氣體交換的速度,但我們不清楚這種影響對真正的海洋有多重要。與此同時,人們已經(jīng)通過在海洋上釋放人工表面活性劑補丁觀察到氣體交換中的抑制現(xiàn)象,但我想知道這些人工表面活性劑的代表性有多大?在這里,我們開發(fā)了一種新的技術(shù)來測量天然表面活性劑對空氣-海洋CO2通量的影響。通過將這種測量與最先進的直接測量空氣-海洋CO2通量的渦動相關(guān)法相結(jié)合,我們最終表明,天然表面活性劑可以顯著降低氣體轉(zhuǎn)移率,在較低的風(fēng)速下發(fā)現(xiàn)最大的效果。我們需要更多這樣的觀測以及對海水有機組成的測量,以充分了解表面活性劑對氣體交換的影響,并提高我們對海洋吸收二氧化碳的估計。”

 

 

圖中的巡航軌跡由氣體傳輸效率的不同顏色編碼。藍(lán)色區(qū)域表示氣體轉(zhuǎn)移效率較高,紅色區(qū)域表示效率較低。

 

文章鏈接

https://www.nature.com/articles/s41598-021-92947-w

G2311-f 

CO2、CH4、H2O

雙模式高精度溫室氣體濃度分析儀

 
 
 
 

 

 
 
 

 

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