[發(fā)明專利]一種大范圍土壤碳通量監(jiān)測系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102506939A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周國模;莫路鋒;吳曉平;周宇峰
• 申請（專利權(quán)）人: 周國模
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大范圍土壤碳通量監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于地球土壤與大氣化學監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為了解決氣候變暖問題，發(fā)達國家推動全球建立了一套二氧化碳排放權(quán)交易系統(tǒng)，簡稱“碳交易”系統(tǒng)。它是一種向各國分配二氧化碳排放配額，并把配額投放到市場上進行交易，從而降低二氧化碳排放量的一種市場化環(huán)境保護體系。

碳交易市場發(fā)展非常迅猛。例如，2005年京都議定書正式生效后，全球碳交易市場出現(xiàn)了飛速增長的態(tài)勢。2007年，全球碳交易量從2006年的16億噸躍升到27億噸，上升68.75％。碳交易成交額增長非常迅猛。例如，2007年，全球碳交易金額達400億歐元，比2006年的220億歐元上升了81.8％。2010年，全球碳交易額已超過930億歐元。到2020年，全球碳交易額預計將達到3.5萬億美元，可能超過石油行業(yè)，成為全球第一大能源交易市場。

一些國家或地區(qū)強制推廣碳交易，將極大地促進碳交易市場的擴張。例如，根據(jù)歐盟法律，從2012年1月起，全球航空業(yè)被納入歐盟碳排放交易機制，開辟歐盟航線的外國航空公司全部被納入這一機制。為此，中國國航在2012年預計需要向歐盟繳納約3400萬歐元的二氧化碳排放量購買費用。為了抵制不公平的碳交易體制，中國的國航、南航、東航正醞釀與中航協(xié)一起，共同向歐盟提起訴訟。

碳交易不但已成為貿(mào)易壁壘，而且在全球已演化為核心的經(jīng)濟、政治問題。發(fā)達國家認為，中國是制造業(yè)大國，中國基本上占據(jù)了60％多的CDM市場份額，因此發(fā)達國家對中國提出了越來越多的環(huán)境保護約束，對中國的國家碳配額提出了非常苛刻的要求。

實際上，中國的碳排放在很大程度上是為發(fā)達國家提供消費品和工業(yè)品；而且，中國擁有非常龐大的地下碳庫，尤其中國有世界上最大的竹林，對氣碳的土壤固化能力非常強。

盡管中國是世界上工業(yè)氣碳的最大排放國，但中國也可能是世界上最大的氣碳植被土壤固化國，可能擁有世界上最大的地下碳庫。如果這個大規(guī)模、高速度消耗氣碳的地下碳庫真的存在，而且擁有此北美、西歐、日本等發(fā)達地區(qū)擁有的植被環(huán)境更強大、更快速的氣碳消耗能力，那么中國應當在碳交易全球配額體系中擁有主導性話語權(quán)。

目前，公開發(fā)表的文獻，以及公開銷售、展示的土壤碳通量監(jiān)測設(shè)備不能滿足我國土壤碳通量測量的需求，不能為我國地下碳庫的土壤碳通量測量提供技術(shù)支持。其主要技術(shù)缺陷如：

現(xiàn)有的土壤碳通量監(jiān)測設(shè)備、系統(tǒng)、方法都不能實現(xiàn)無人遠程監(jiān)測，而且沒有出現(xiàn)自動化的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測產(chǎn)品，不能采集廣域野外環(huán)境的碳通量海量數(shù)據(jù)。與水文、雨雪等地球或大氣環(huán)境的自動化聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測實踐不同，碳通量的大范圍監(jiān)測設(shè)備需要進行一系列的機械操作，機械故障多，測量環(huán)境的自動化創(chuàng)建難度大，設(shè)備耗電量大，其軟件創(chuàng)新和硬件集成的難度很大。現(xiàn)有設(shè)備只能單機本地測量，必須由測量人員在現(xiàn)場激發(fā)測量裝置，并當場抄錄測量數(shù)據(jù)，遠未實現(xiàn)測量室的遠程啟閉控制。

截至目前，國內(nèi)外沒有出現(xiàn)能夠完全無人看護、數(shù)據(jù)無線共享、遠程響應機械操作、隨時監(jiān)控自身設(shè)備狀態(tài)、具有自我電量維持管理功能的碳通量測量系統(tǒng)。更沒有相關(guān)文獻發(fā)表。

現(xiàn)有設(shè)備只能在現(xiàn)場關(guān)閉測量室，而且測量室僅僅為碳通量測量設(shè)備提供氣門，僅能實現(xiàn)測量室內(nèi)外的大氣交換。為了獲取精確的測量數(shù)據(jù)，測量室內(nèi)外需要具有相同的溫度、濕度、水文、大氣環(huán)境。這就需要實現(xiàn)測量室的整體性開啟與關(guān)閉，而不僅是設(shè)置氣門。實現(xiàn)該整體性啟閉的遠程電力控制系統(tǒng)并未出現(xiàn)在碳通量檢測設(shè)備與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。

現(xiàn)有設(shè)備的土壤碳通量數(shù)據(jù)采集方式非常單一，獲取的數(shù)據(jù)不能為廣域、定時、采樣分析提供數(shù)據(jù)支撐，更不能實現(xiàn)智能化、多樣化的數(shù)據(jù)采集操作。

而且，現(xiàn)有設(shè)備每臺的價格高達數(shù)十萬元人民幣，從費用上不能滿足大量設(shè)備的智能布網(wǎng)需求。現(xiàn)有設(shè)備的耗電量大，設(shè)備自持周期太短，更不能獲取太陽能，無法實現(xiàn)大量設(shè)備的智能化布網(wǎng)。

總之，現(xiàn)有設(shè)備應用的土壤碳通量監(jiān)測系統(tǒng)、方法、網(wǎng)絡(luò)都需要進行大規(guī)模革新，從而為建立新的土壤碳通量監(jiān)測機制提供基礎(chǔ)性硬件、軟件技術(shù)，為我國地下碳庫的土壤碳通量測量提供技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容