淡水水库温室气体状态的评价与测量方法

 图书在版编目（CIP）数据 淡水水库温室气体状态的评价与测量方法 / 马智杰译著. —北京：光明日报出版社，2014.1 ISBN 978-7-5112-5864-9 Ⅰ. ①淡… Ⅱ. ①马… Ⅲ. ①淡水－水库－温室效应－评价②淡水－水库－温室效应－测量方法 Ⅳ.①TV62②X16中国版本图书馆CIP数据核字(2014)第019041号淡水水库温室气体状态的评价与测量方法著  者：马智杰　译著责任编辑：庄　宁   责任校对：张　翀封面设计：三鼎甲   责任印制：曹　诤出版发行：光明日报出版社      地　　址：北京市东城区珠市口东大街5号，100062电　　话：010-67022197（咨询），67078870（发行），67078235（邮购）传　　真：010-67078227，67078255网　　址：  E-mail：[e-mail]　[e-mail]法律顾问：北京天驰洪范律师事务所印　　刷：北京紫瑞利印刷有限公司装　　订：北京紫瑞利印刷有限公司本书如有破损、缺页、装订错误，请与本社联系调换开  本：880mm×1230mm　1/32字  数：200千字  印　　张：7版　　次：2013年12月第1版 印　　次：2013年12月第1次印刷书  号：ISBN 978-7-5112-5864-9定  价：28.00元版权所有　翻印必究前　言地球生命已经经历了无数个气候冷暖交替变化的巨大考验, 即使进入人类文明的几千年中也出现了几个显著的冷期和暖期, 而且不少时候其温变幅度接近或超过了最近100 年全球发生的0. 4 ~0. 8℃ 的变暖幅度，显著影响了人类社会的繁荣和衰退，人类是在经受痛苦甚至灾难和死亡的过程中被动地适应着过去的气候变化。目前的全球气候变暖是近100年气候变化的最显著特征, 被普遍认为是由人类活动产生的温室气体排放的增加所引发的气候效应。即使刚过去的100年已经发生的气候变暖幅度还没有超过历史的极值幅度, 但已经引起了全球的高度警觉。虽然全球气候变暖趋势明显，但水库引起的新增温室气体排放占人类造成的温室气体排放比例是很小的，世界上绝大多数水电站与化石燃料发电相比都有明显的减排优势。水库由于多功能的特性和所处环境的不同，水库温室气体排放情况可能差别较大，需要采用科学的态度对各类水库进行全面的测量和评价，不能以个别非典型的例子否定水库对人类发展的巨大贡献。联合国教科文组织分别于2006年（法国，巴黎）和2007年（巴西，伊瓜苏市）主办了两次关于淡水水库温室气体状态的科学研讨会，该研讨会是联合国教科文组织国际水文计划第六阶段（2002年～2007年）的一部分，其主题是应对全球气候变化和水资源，编写了《淡水水库温室气体状态评价导则》草案。此次研讨会之后又于2008年召开了两次研讨会，编写了《淡水水库温室气体状态测量评估规范》草案。在世界范围内，首次对淡水水库温室气体状态的评价和测量提供了科学的方法。这两份草案2008年已在网站上公开，鼓励科研人员下载、使用、推广和提出修改意见。国内已经开始水库温室气体排放的测量和评价等相关研究工作，水库温室气体进入大气是一个动态变化的生物化学工程，影响水库温室气体排放的因素很多，这些因素直接导致了水库温室气体排放的不确定性，长期的现场排放监测是研究水库温室气体最直接和最有效的方法，不仅技术难度高，而且目前国内没有统一的测量方法和评价标准。《淡水水库温室气体状态评价导则》和《淡水水库温室气体状态测量评估规范》的翻译对于国内的科研人员进行淡水水库温室气体状态的测量和评价具有重要的指导意义。本书是一种公开的科学研究方法，在翻译中严格按照原文进行，没有任何的歪曲和偏移。本书由马智杰翻译，参加审译的还有鲁仕宝、赵云、黄真理、汪群、黄德春、张长征、李道亮、陈英义、查同刚、张承明和王伊琨。本书在翻译过程中，得到了国家国际科技合作专项《小水电代燃料的气候变化影响评价与生态监测智能技术合作研究（2012DFA60830）》，水利部水电局、武汉理工大学资源与环境学院、国家水电可持续发展中心，国家能源水能高效利用与大坝安全技术研发（实验）中心、北京市水利学会，中国水利学会城市水利专业委员会、中国水利水电科学研究院的大力支持，在此一并表示衷心感谢！由于时间有限，不足之处在所难免，敬请读者批评指正。　　　　　　　　　　　　　　　　　　马 智 杰　　　　　　　　　　　　　　　　2013年11月8日IHP/GHG-WG/3第1页目　录上　篇　淡水水库温室气体状态评价导则 …………………1前　言 …………………………………………………………31.  背景 ………………………………………………………62.  评价的意向、输出和目标 ………………………………73.概念 ………………………………………………………84. 以往工作 …………………………………………………115.关键过程和参数 …………………………………………13自然流域的碳循环 ………………………………………13水库途径 …………………………………………………15关键过程 …………………………………………………17关键参数 …………………………………………………186.测量 ………………………………………………………20水库关键参数和过程 ……………………………………20库存量的变化 ……………………………………………21水库输出 …………………………………………………21时间和空间分辨率 ………………………………………22单位标准化 ………………………………………………23IHP/GHG-WG/3第2页7.预测和建模 ………………………………………………248. 进一步的工作 ……………………………………………269. 参考文献 …………………………………………………30技术附录 ……………………………………………………44下　篇　淡水水库温室气体测量评估规范 …………………49前　言 …………………………………………………………53I. 简介 ………………………………………………………55I.1. 背景 …………………………………………………55I.2. 规范的目标和适用范围 ……………………………56II. 一般原则和数据 …………………………………………59II.1. 以往工作 ……………………………………………59II.2. 关键过程和参数 ……………………………………62II.2.1.自然流域的碳循环 ………………………………62II.2.2.水库途径 …………………………………………64II.2.3. 关键过程 …………………………………………66II.2.4 关键参数 …………………………………………67II.3. 总排放量的测量 ……………………………………68II.3.1. 水库关键参数和过程 ……………………………68II.3.2.水库库存量的变化 ………………………………69II.3.3.水库输出 …………………………………………70II.3.4. 时间和空间分辨率 ………………………………71II.3.5. 单位标准化 ………………………………………72II.4. 考虑净排放量的重要性 ……………………………72II.4.1. 净排放量定义 ……………………………………72IHP/GHG-WG/3第3页II.4.2. 蓄水前测量 ………………………………………73II.4.2.1. 流域和水库-陆地动植物 ……………………76II.4.2.2. 流域和水库-水生动植物 ……………………76II.4.2.3. 库址下游 ………………………………………77II.4.2.4. 碳储量计算 ……………………………………77II.4.3.蓄水后测量 ………………………………………78 II.4.3.1. 流域 ……………………………………………78II.4.3.2. 水库 ……………………………………………78II.4.3.3. 库址下游 ………………………………………79III. 空间和时间变化 ………………………………………80III.1. 测量地点 ……………………………………………80III.2. 测量时间 ……………………………………………82IV. 水库选址 ………………………………………………84V. 方法和设备 ………………………………………………87V.1. 测量温室气体排放的过程 …………………………87V.1.1. 陆地生态系统 ……………………………………88a. 培养箱 …………………………………………………88b. （土芯取样）培养箱 …………………………………89c. 涡流协方差塔 …………………………………………90d. 估算排放量的其他方法 ………………………………91V.1.2. 水生生态系统 ……………………………………91V.1.2.1. 水和大气之间的表面扩散流量 ………………91a. 表面浮动箱 ……………………………………………91b. 涡流协方差塔 …………………………………………94c.薄边界层（TBL）扩散过程模型 ……………………94IHP/GHG-WG/3第4页 V.1.2.2. 鼓泡（或沸腾） ………………………………95V.1.2.3. 下游排放 ………………………………………98V.1.2.4. CO2、CH4和N2O浓度 ……………………100V.2.沉积物中碳质量流量和碳储存 …………………101V.3. 水质和物理参数 …………………………………103VI. 数据分析 ……………………………………………105VII. 数据库 ………………………………………………110VIII. 本规范的更新 ………………………………………112IX. 参考文献 ……………………………………………114附录1： 联合国教科文组织和国际水电协会温室气体                 测量调查表 ……………………………………126附：AssessmentoftheGHGStatusofFreshwaterReservoirs/Page1-Page26MeasurementSpecificationGuidanceforEvaluatingtheGHGStatusofMan-madeFreshwaterReservoirs/Page1-Page55上　篇淡水水库温室气体状态评价导则淡水水库温室气体状态工作组2008年7月IHP/GHG-WG/3第2页本文所采用的术语和对材料的描述，并不意味联合国教科文组织对任何国家、领土、城市及其当局持有任何观点，也不意味对边界或界限划分的任何意见。研讨会与会者对本文所包含的材料和事实的描述方式，以及对本文所载的观点和/或陈述负责；不代表联合国教科文组织的观点和/或陈述，联合国教科文组织对此并不负责。IHP/GHG-WG/3第3页前　言[1]在联合国教科文组织关于全球变化和水资源国际水文计划第六阶段（2002年至2007年）的框架下，在2006年和2007年组织了两次关于淡水水库温室气体状态的研讨会。在此背景下，联合国教科文组织了一次关于淡水水库温室气体排放的论坛。2006年12月5日至6日在法国巴黎召开的研讨会的结论之一是对导致热带水库的甲烷排放的关键参数和过程开展更多的研究，并提高对此的理解。2007年10月4至5日在巴西伊瓜苏市召开的研讨会建议：“将开发一个分析过程确定未来水库选址的温室气体排放是否有可能成为一个重大课题。这个过程将使用少量关键指标，例如水文、水库类型、气候和有机负荷。在分析过程表明温室气体排放量可能显著增加的地方，将采用更详细的分析。为了支持这个过程，需选择至少20个有代表性的热带、亚热带水库。在每个库址，采集基于过程模型的开发数据，包括一些需进行更密集的过程测量分析的坝址。”[1] 工作组成员起草了本文件，联合国教科文组织对这里提出的观点不持立场。IH