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Picarro G2311-f(基于渦動(dòng)協(xié)方差法測量海-汽CO?通量的新應用)

發(fā)表時(shí)間:2024-04-17瀏覽量:133


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海洋作為一個(gè)巨大的二氧化碳匯,對整個(gè)地球的生態(tài)氣候有著(zhù)深遠的影響——自工業(yè)革命以來(lái),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(guò)程對于改善碳收支的預算和預測未來(lái)的氣候情景有著(zhù)重要的意義。

 

 

由于風(fēng)對海洋表面水動(dòng)力的影響是控制大氣和海洋之間CO2轉移的主要因素,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(lài)性很大,從中等風(fēng)速時(shí)的約20%,到低風(fēng)速和高風(fēng)速時(shí)的100%。其他控制這種轉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(shí)驗室的學(xué)者重點(diǎn)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(guān)測大氣-海洋CO2通量最直接的方法,近年來(lái)其在船載測量中的應用有了顯著(zhù)的改進(jìn)。本研究采用閉路式渦動(dòng)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(jìn)入Picarro儀器之前,樣品氣通過(guò)一段3.2 mm的特氟龍管,一個(gè)顆粒物過(guò)濾器(2 μm),和一個(gè)逆流干燥器(Nafion PD-200T-24M)。該干燥器通過(guò)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(shí)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(lái),實(shí)驗室實(shí)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(shí),人們已經(jīng)通過(guò)在海洋上釋放人工表面活性劑補丁觀(guān)察到氣體交換中的抑制現象,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(kāi)發(fā)了一種新的技術(shù)來(lái)測量天然表面活性劑對空氣-海洋CO2通量的影響。通過(guò)將這種測量與最先進(jìn)的直接測量空氣-海洋CO2通量的渦動(dòng)相關(guān)法相結合,我們最終表明,天然表面活性劑可以顯著(zhù)降低氣體轉移率,在較低的風(fēng)速下發(fā)現最大的效果。我們需要更多這樣的觀(guān)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?!?/p>

 

 

圖中的巡航軌跡由氣體傳輸效率的不同顏色編碼。藍色區域表示氣體轉移效率較高,紅色區域表示效率較低。

 

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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