[發(fā)明專利]一種無線智能碳匯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310090555.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN103217507A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾松偉;莫路峰;周國(guó)模
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種無線智能碳匯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

科學(xué)有效的監(jiān)測(cè)城市和森林的碳排放與碳匯將提升我國(guó)在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的國(guó)際事務(wù)中的話語權(quán)，并為國(guó)家發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)提供科學(xué)依據(jù)。但受技術(shù)條件和成本限制，現(xiàn)有的觀測(cè)手段難以獲取準(zhǔn)確的區(qū)域性的碳源和碳匯數(shù)據(jù)。現(xiàn)有技術(shù)方案有：

(1)基于生物量和土壤碳儲(chǔ)量清單調(diào)查的區(qū)域碳收支評(píng)估方法

利用長(zhǎng)期和高密度的植物生物量和土壤碳儲(chǔ)量清查資料，是評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的碳庫(kù)及碳通量的一種傳統(tǒng)技術(shù)。這種方法獲得的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均為實(shí)測(cè)值，存在較大的可信度，目前很多生態(tài)系統(tǒng)碳收支采用此方法進(jìn)行估計(jì)。生物量和土壤清查方法的優(yōu)點(diǎn)是直接、明確和技術(shù)簡(jiǎn)單，但其觀測(cè)周期長(zhǎng)且時(shí)間序列不連續(xù)，利用這種研究方法評(píng)估區(qū)域碳收支時(shí)，還需充分代表各種生態(tài)系統(tǒng)類型的調(diào)查樣點(diǎn)和高精度的土地利用和土地覆被空間時(shí)序圖，要滿足這方面的需求極其困難。同時(shí)，應(yīng)用這種方法評(píng)估結(jié)果的可信程度極大地受到觀測(cè)樣點(diǎn)的空間分布密度、各種生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的代表性、以及生態(tài)系統(tǒng)類型分布空間信息的精確程度等方面的限制。

(2)基于通量觀測(cè)的區(qū)域碳收支評(píng)估方法

渦度相關(guān)通量觀測(cè)彌補(bǔ)了生物量清查法、地面同化箱和衛(wèi)星遙感等測(cè)定方法在時(shí)間上的不連續(xù)、積累數(shù)據(jù)耗時(shí)長(zhǎng)等方面的不足，可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得大量高時(shí)間分辨率的CO₂通量和環(huán)境變化數(shù)據(jù)，為開展不同時(shí)間尺度的碳通量變化及其環(huán)境響應(yīng)機(jī)理研究提供了方便。但是渦度相關(guān)技術(shù)是一種小尺度生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)方法，其結(jié)果本身還只是代表觀測(cè)塔周邊的生態(tài)系統(tǒng)碳收支特征，不能將站點(diǎn)的觀測(cè)結(jié)果直接外推到更大區(qū)域尺度。

(3)利用大氣CO₂濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)反演的區(qū)域碳收支評(píng)估方法

大氣反演方法是利用大氣CO₂濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)，將大氣層的CO₂梯度與大氣傳輸模型相結(jié)合來評(píng)估陸地-大氣間的凈CO₂交換量，常被用來檢驗(yàn)地面清查-衛(wèi)星遙感結(jié)合法計(jì)算的結(jié)果。雖然在區(qū)域尺度上，大氣反演估計(jì)的碳通量精度較粗，具有很大的不確定性，但由于它能夠獨(dú)立地提供陸地碳源/匯的估計(jì)結(jié)果，所以也是評(píng)價(jià)區(qū)域碳收支的重要技術(shù)途徑。在區(qū)域上，由于大氣CO₂濃度觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)極其缺乏，由此所帶來的誤差是不可忽略的，同時(shí)這種方法評(píng)估的結(jié)果也對(duì)大氣傳輸模型誤差和化石燃料釋放CO₂估計(jì)偏差反應(yīng)較為敏感。大氣CO₂濃度反演方法忽略了許多重要的碳循環(huán)過程和重要的生態(tài)系統(tǒng)(如濕地和城市生態(tài)系統(tǒng))，如果單一地使用大氣反演方法對(duì)陸地碳收支開展評(píng)估，其風(fēng)險(xiǎn)還是極大的。

(4)基于溫室氣體觀測(cè)衛(wèi)星和航空觀測(cè)的碳收支評(píng)估方法

近年來，溫室氣體觀測(cè)衛(wèi)星技術(shù)及大氣溫室氣體濃度梯度和地表通量的航空觀測(cè)技術(shù)得到了快速發(fā)展，為評(píng)價(jià)全球、區(qū)域、國(guó)別以及重大生態(tài)工程項(xiàng)目的碳收支提供了新的技術(shù)途徑，得到了主要發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。應(yīng)用衛(wèi)星和航空觀測(cè)方法可以提供高精度的CO₂觀測(cè)數(shù)據(jù)，幫助我們了解全球或區(qū)域的溫室氣體濃度分布狀況，但這種方法需要與大氣反演等方法結(jié)合才能對(duì)區(qū)域或全球的碳收支進(jìn)行評(píng)估，而且觀測(cè)結(jié)果的可靠性還需要地面觀測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。應(yīng)用遙感模型的推算結(jié)果受模型算法的精確性、衛(wèi)星觀測(cè)成像的頻率等方面的影響，同時(shí)大多數(shù)遙感模型缺乏明確的生理生態(tài)機(jī)制，不能清楚地解釋區(qū)域碳收支的變化機(jī)制，并且在光能傳遞及轉(zhuǎn)換過程等方面還存在著很大的不確定性。

(5)基于生態(tài)系統(tǒng)過程模型的區(qū)域碳收支評(píng)估方法

生態(tài)過程機(jī)理模型是評(píng)估區(qū)域碳收支的重要工具，在精細(xì)的空間尺度參數(shù)化方案和空間化植被和環(huán)境數(shù)據(jù)支撐下，能夠模擬生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的空間格局。國(guó)際上的生態(tài)過程模型發(fā)展非常迅速，但由于被評(píng)估區(qū)域的各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)內(nèi)參數(shù)的獲取，以及模型尺度轉(zhuǎn)換等困難，導(dǎo)致了多數(shù)生態(tài)過程機(jī)理模型在評(píng)價(jià)區(qū)域碳收支時(shí)都存在著較大的不確定性。

(6)基于模型-數(shù)據(jù)融合技術(shù)的碳收支評(píng)估方法

模型-數(shù)據(jù)融合技術(shù)是充分利用可能獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)方法調(diào)整模型的參數(shù)或狀態(tài)變量，使模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)之間達(dá)到一種最佳匹配關(guān)系，從而更準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)的變化。使用模型-數(shù)據(jù)方法在改善模型參數(shù)、選擇模型結(jié)構(gòu)、優(yōu)化傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析模擬結(jié)果的不確定性等方面具優(yōu)勢(shì)。