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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
涡动相关仪和大孔径闪烁仪观测通量的空间代表性   总被引:13,自引:3,他引:10       下载免费PDF全文
在对涡动相关仪和大孔径闪烁仪足迹模型进行敏感性分析的基础上,利用北京密云站2006年8月至2007年12月期间的观测资料,应用足迹模型对观测通量的空间代表性做了初步的分析.结果表明:涡动相关仪和大孔径闪烁仪的源区对风向、Monin-Obukhov长度,空气动力学粗糙度和观测高度/有效高度等因子比较敏感.密云站涡动相关仪的源区白天主要分布在仪器的西南与南面,而夜间则在东北与北面.大孔径闪烁仪的源区为西南一东北向分布.涡动相关仪各月源区形状不同,但大致分布在南北长1000 m、东两宽850 m的范嗣内,而LAS各月源区为西南一东北向分布,长约2060 m,最宽处约为620 m.对涡动相关仪通量有贡献的下垫面主要为园地(67%)和耕地(19%).其中园地的通量贡献比例在夏、秋季比较大,冬、春季稍小,而耕地则相反.大孔径闪烁仪的主要通量贡献源区为园地、耕地和居民地,通量贡献比例分别为49%,28%和11%.其中园地和耕地通量贡献率的变化趋势与涡动相关仪的观测结果一致,但没有涡动相关仪的变化明显.  相似文献   

2.
黄土高原影响LAS观测感热通量的物理因素分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用2010年1月和6月黄土高原定西和庆阳两站大孔径闪烁仪(LAS)的观测数据,结合涡动相关系统(EC)、辐射观测、梯度塔等观测系统的同步观测资料,分析了不同下垫面LAS和EC观测感热通量的时空差异及其与下垫面净辐射、风向、风速和稳定度等物理量的关系。结果表明,LAS和EC观测感热通量值之间的差异(HLAS-HEC)大小与下垫面的不均匀性有关,相对复杂的下垫面HLAS-HEC较大。净辐射Rn是感热通量的主要驱动因子,HLAS-HEC在生长季大于非生长季,并与Rn成正相关。风向对LAS和EC观测感热通量值有显著影响。对流边界层低频涡旋的存在导致EC通量统计值偏低,HLAS/HEC随着风速的增大而减小,随着稳定度z/L的增大而增大。  相似文献   

3.
夏季金塔绿洲近地层通量足迹及源区分布特征分析   总被引:5,自引:2,他引:3       下载免费PDF全文
选取2005年5月24日~6月18日在金塔开展的"绿洲系统能量与水分循环过程的观测实验"中的3层CSAT3的实验数据,应用Schmid的FsAM(The Flux-Source Area Model)模型,分析了不同观测高度的通量贡献源区分布以及观测高度对通量贡献源区分布的影响,同时分析了不同大气层结条件下源区的分布以及稳定度对通量贡献源区分布的影响.结果表明,稳定条件下的通量贡献源区大于不稳定条件下的通量贡献源区,并且随着观测高度的增加通量贡献源区会显著增大.  相似文献   

4.
夏季北京城市大气边界层湍流通量的塔层观测   总被引:1,自引:1,他引:0  
利用2003年8月13~26日期间中国科学院大气物理研究所大气边界层气象塔47、120和280 m 3层高度上三维风速和温度脉动的观测资料,结合涡动相关方法,分析了夏季北京市城市下垫面的动量和感热等湍流通量。结果表明:3层高度上动量通量和感热通量的日变化彼此非常接近, 且3层高度上最大感热通量达到200~250 W·m-2。观测期间盛行南风,120 m高度的水平风速小于10 m·s-1。同时分析了由慢响应传感器采集的15个高度上的气温和8个高度上的相对湿度。结果表明:受地表加热影响,320 m高度上气温和相对湿度的日变化非常显著。不同高度上动量通量和感热通量的比较表明:城市下垫面的空气动力不均匀性比热力不均匀性显著。用廓线法计算了32和65 m高度之间的湍流通量,结果表明:1)夏季晴好天气情况下,北京城市下垫面能量输送以感热为主;2)由廓线法计算得到的动量通量、感热通量和由涡动相关法直接测量结果相近。此外还初步讨论了大气边界层温度、湿度垂直廓线随时间的演变。  相似文献   

5.
北京325米气象塔上CO2梯度观测数据质量控制与评价   总被引:2,自引:1,他引:1  
近些年涡度相关系统在城市通量研究中得到了广泛应用,因城市下垫面的特殊性和复杂性,以及系统观测原理和仪器精度存在着局限性,使得结果存在10%以上偏差,故必须对原始观测数据进行质量控制和评价。本文对北京325 m气象塔七层高度上的CO2(二氧化碳)、能量等通量进行了长期观测,研究了涡度相关技术在城市环境通量观测中的适用性,设计出了一套适合于复杂城市下垫面上的涡度相关系统资料前处理和质量控制方案,并对比了不同修正方案效果。分析结果表明,城市下垫面环境中计算CO2通量的最优周期为30 min;二次坐标旋转法优于平面拟合法;频率响应修正后的感热通量提高5.21%,潜热通量和CO2通量均提高9.42%。空气密度脉动修正Liu法(Liu,2005)优于WPL法(Webb et al.,1980);湍流谱在惯性副区满足-2/3次方定律,协方差谱满足-4/3次方定律。经过这套前处理和质量控制方案,原始数据中有79%能够用于基础研究,该质量控制与评价体系可为复杂城市下垫面通量研究提供参考。  相似文献   

6.
利用北京325 m气象塔上安装的7层CO2涡动相关系统在2014年12月到2015年11月的观测资料,分析了北京城区不同高度上CO2浓度、通量时空分布及湍流谱的特征。结果表明:城市CO2浓度日变化除了冬季都呈现双峰型,冬季由于人为碳源排放的大幅增加,双峰型不明显。每层的CO2浓度、通量都有明显的季节变化:冬季最高,春末、夏季最低。CO2浓度整体随高度的增加而降低。北京城区是CO2源,CO2通量的日变化不如CO2浓度日变化规律明显。CO2通量在47 m以下为负,47 m以上为正。通量在140 m以下随高度的增加而增加;140m以上随高度的增加而减少。根据对CO2时空分布的分析可知:边界层CO2浓度、通量强烈受到碳源、下垫面植被、大气稳定度、环境温度和天气过程等因素的影响。各变量谱与Kaimal等的研究结果接近:归一化速度谱和CO2谱在惯性子区有-2/3的斜率,在低频区与稳定度参数(Z/L)有一定的关系。这说明复杂地形的城市下垫面的湍流谱结构与平坦地形相比没有太大的实质性差异。  相似文献   

7.
城市冠层上下大气湍流特征分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
利用兰州市榆中县城市冠层架设的3台涡动相关仪(EC)观测大气湍流资料,分析了城市冠层上下不同下垫面湍流通量和不同风向范围内湍流动能变化特征,之后对城市冠层上下3台EC观测湍流动能最小、最大分布方向上分别对应的最小最大湍流动能的风速谱进行了研究,进一步检验了局地相似理论在城市冠层上下的适用性。结果表明:(1)城市冠层之上水泥、砖石等构成下垫面和城市冠层之内草坪下垫面观测感热通量、摩擦速度较为接近,观测潜热通量、CO2通量在白天差异明显。(2)城市冠层之上的湍流动能总体上大于冠层之内,冠层之上气流来向的上风向较为开阔时湍流动能较大,而冠层之内气流来向的上风向为街道口时湍流动能较大。(3)城市冠层之上的湍涡尺度大于冠层之内,城市冠层小尺度湍涡风速谱在惯性副区基本符合-2/3次方关系,且准各向同性,大尺度湍涡风速谱在惯性副区不符合-2/3次方关系,且各向异性。(4)不稳定层结下,城市冠层上下无量纲速度方差与稳定度基本满足1/3次方局地相似关系,稳定层结下不满足;城市冠层上下无量纲温度、湿度、CO2浓度方差在所有层结下均不满足-1/3次方局地相似关系。(5)近中性层结下,城市冠层上下u、v、w方向无量纲速度方差分别为3.52,3.03,1.49和2.62,2.22,1.50。  相似文献   

8.
应用通量方差法估算戈壁绿洲下垫面湍流通量的研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
王少影  张宇  吕世华 《大气科学》2010,34(6):1214-1222
利用“绿洲系统能量与水分循环过程观测试验” 2005年绿洲、戈壁点的观测资料, 分析与讨论了温度、水汽的归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系, 应用通量方差法对感热、 潜热通量进行了计算, 并同涡动相关系统的观测结果进行了比较。不稳定条件下, 戈壁点温度归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系优于下垫面非均匀性更强的绿洲点, 绿洲点水汽的归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系较温度量表现得更好。对同一站点, 归一化温度标准差的通量方差关系并不总是优于水汽的通量方差关系, 其取决于该站点的温度以及水汽的源汇分布情况; 通量方差法对两个站点的感热、 潜热通量均有较好的再现, 但戈壁点感热通量的计算效果优于非均匀性更强的绿洲点。应用通量方差法对潜热通量计算时若采用直接观测的感热通量, 则潜热通量的计算效果具有一定程度的改善。  相似文献   

9.
非均匀下垫面湍流通量观测的印痕分析   总被引:5,自引:1,他引:4  
彭谷亮  刘绍民  蔡旭晖 《大气科学》2008,32(5):1064-1070
利用2005年在北京昌平区小汤山开展的非均匀下垫面观测实验的观测数据,分别处理了涡旋相关法和大孔径闪烁仪LAS测得的感热通量,并运用印痕模型对数据进行“源区”分析。分析结果表明:在复杂地表上,涡旋相关的测量值由于混杂了其他下垫面的通量信息,不能真实地反映其观测区域的湍流特征,存在着观测误差。而LAS观测出现的低估问题则与掺混高度和“源区”有关。通过用印痕方法进行数据订正后,以上问题均得到很好的改善,订正结果与LAS观测通量的线性关系良好,两者的相关系数达到0.9。实验结果验证了印痕模型在非均匀下垫面的适用性。  相似文献   

10.
大气边界层湍流标量场的概率分布及其特征分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
全利红  胡非  程雪玲 《气象学报》2007,65(1):105-112
利用2004年11月在白洋淀地区和2005年1月在中国科学院大气物理研究所北京325 m气象塔的47 m高度由超声风温仪和水汽二氧化碳分析仪观测的湍流脉动资料,分析了大气边界层不同下垫面湍流标量场(温度、水汽和二氧化碳)的概率分布及其特征。标量场的概率分布通常不同于高斯分布,而且还会产生偏斜,可以用指数分布描述。因此,标量的偏斜度通常不为0,陡峭度也往往比3大。非0偏斜度的出现可能是由湍流时间序列中的相干结构和间歇性部分造成的。其中,相干结构的存在使概率分布偏斜,但是,它们对偏斜度的贡献相对较小,而与概率分布的长尾现象有关的间歇性则会使偏斜度大大增加。温度、水汽和二氧化碳的平均偏斜度和陡峭度反应了标量场与稳定度、下垫面、天气条件、源汇等因素之间的关系。在不同下垫面,温度和感热通量的偏斜度随稳定度变化比较一致;水汽通量的偏斜度在稳定和不稳定条件下都为正,而水汽本身在不稳定条件下可能出现负的偏斜度;二氧化碳和二氧化碳通量的偏斜度受下垫面影响很大,在不同下垫面,偏斜度与稳定度之间的关系并不一致;而3个标量的陡峭度随稳定度的变化不显著,它们与相应的偏斜度之间存在平方关系。  相似文献   

11.
The flux footprint, that is the contribution per unit emission from each element of the upwind surface area to measurement of the vertical flux of a passive scalar, is calculated for fluxes estimated by micrometeorological profile techniques. It is found that the upwind extent of the footprint for concentration-profile flux estimates is similar to that of the footprint for eddy-covariance flux measurements, when the eddy-covariance measurement is made at a height equal to the arithmetic mean of the highest and lowest profile measurement heights for stable stratification or the geometric mean for unstable stratification. The concentration-profile flux footprint depends on the ratio of the highest to the lowest measurement height, but is insensitive to the number of measurement levels. The concentration-profile flux footprint extends closer to the measurement location than does the 'equivalent eddy-covariance flux footprint, and the difference becomes more pronounced as the ratio of the profile measurement heights increases. The flux footprint for the Bowen-ratio technique is identical to that for a two-level profile measurement only for very limited circumstances. In the more general case, a flux footprint cannot be defined for the Bowen-ratio technique and the uniform upwind fetch required for representative flux measurements depends on the specific spatial distribution of surface fluxes.  相似文献   

12.
13.
纳木错(湖)地区湍流数据质量控制和湍流通量变化特征   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用中国科学院纳木错多圈层综合观测研究站2009年全年的大气湍流观测资料,应用Foot-print模型分析了青藏高原非均匀下垫面湍流观测数据的数据质量、质量评价及不同下垫面对湍流通量的贡献。结果表明:纳木错(湖)地区因不同土地利用类型的差别,导致地表通量分布不均匀,草地对地表通量的贡献最大;对不同大气层结状态,观测站周围200m范围内的地表通量贡献各不相同,上风向通量贡献源区较大,湍流发展较充分。在不稳定状态和中性状态下,纳木错地区地表通量数据质量较高,即白天观测的通量数据质量较高;在稳定状态下数据质量较低,即夜间的通量数据质量较差;纳木错地区的湍流通量受湖陆风和大气稳定性影响较大。  相似文献   

14.
Field observations of area-averagedturbulence characteristics were conducted in a densely built-up residential neighbourhood in Tokyo, Japan. In addition to eddy-correlation (EC) sensors a scintillometer was used for the first time in a city. Significant results include: (1) Scintillometer-derived sensible heat fluxes, QH, obtained at a height 3.5 times the building height agree well with those using the EC technique; (2) source areas for the scintillometer fluxes are larger than for the EC sensors, so that at low heights over inhomogeneous terrain scintillometry offers advantages; (3) new similarity relationships for dissipation rates are proposed for urban areas; (4) a new technique that uses simultaneous scintillation measurements at two heights to directly estimate area-averaged zero-plane displacement height, zd, is proposed. zd estimated in this way depends slightly on atmospheric stability (lower zd under more unstable conditions).  相似文献   

15.
成都精细下垫面信息对城市气象影响的模拟试验   总被引:5,自引:1,他引:4  
肖丹  陈静  陈章  张波 《气象》2011,37(3):298-308
为了提高成都市精细化天气预报水平,使用成都地区精细下垫面土地利用资料,在WRF中耦合了单层城市冠层模式,对2008年7月6 日晴空背景下的成都城市气象特征进行了模拟,并和使用旧土地利用资料、slab模式的模拟结果进行了对比分析.模拟结果表明城区因为不透水下垫面的增加,使得地表蒸发和地表水汽通量显著减小,潜热通量减小,感...  相似文献   

16.
We describe pragmatic and reliable methods to examine the influence of patch-scale heterogeneities on the uncertainty in long-term eddy-covariance (EC) carbon flux data and to scale between the carbon flux estimates derived from land surface optical remote sensing and directly derived from EC flux measurements on the basis of the assessment of footprint climatology. Three different aged Douglas-fir stands with EC flux towers located on Vancouver Island and part of the Fluxnet Canada Research Network were selected. Monthly, annual and interannual footprint climatologies, unweighted or weighted by carbon fluxes, were produced by a simple model based on an analytical solution of the Eulerian advection-diffusion equation. The dimensions and orientation of the flux footprint depended on the height of the measurement, surface roughness length, wind speed and direction, and atmospheric stability. The weighted footprint climatology varied with the different carbon flux components and was asymmetrically distributed around the tower, and its size and spatial structure significantly varied monthly, seasonally and inter-annually. Gross primary productivity (GPP) maps at 10-m resolution were produced using a tower-mounted multi-angular spectroradiometer, combined with the canopy structural information derived from airborne laser scanning (Lidar) data. The horizontal arrays of footprint climatology were superimposed on the 10-m-resolution GPP maps. Monthly and annual uncertainties in EC flux caused by variations in footprint climatology of the 59-year-old Douglas-fir stand were estimated to be approximately 15–20% based on a comparison of GPP estimates derived from EC and remote sensing measurements, and on sensor location bias analysis. The footprint-variation-induced uncertainty in long-term EC flux measurements was mainly dependent on the site spatial heterogeneity. The bias in carbon flux estimates using spatially-explicit ecological models or tower-based remote sensing at finer scales can be estimated by comparing the footprint-weighted and EC-derived flux estimates. This bias is useful for model parameter optimizing. The optimization of parameters in remote-sensing algorithms or ecosystem models using satellite data will, in turn, increase the accuracy in the upscaled regional carbon flux estimation.  相似文献   

17.
宋薇  彭珍  邹钧  孙鉴泞 《气象科学》2024,44(1):157-165
本文利用位于南京市郊区的南京大学仙林校区SORPES观测站多层湍流观测数据分析了湍流谱特征,以白天不稳定条件下垂直速度能谱谱峰对应的长度尺度也就是离地高度为判据,探讨了运用该方法确定复杂下垫面零平面位移的可行性。统计分析表明,该方法确定的长度尺度呈现出较为一致的概率分布形状,概率最大的长度尺度对应于离地高度,在复杂下垫面情况下这个高度就是零平面位移高度到观测高度之间的距离,将观测点的离地高度减去这个距离就能得到零平面位移。本文同时运用不稳定条件下垂直速度方差在近地层中的相似关系来确定零平面位移,并与谱方法得到的结果进行对比。结果表明,谱方法和方差法得到的零平面位移非常接近。  相似文献   

18.
A Simple Parameterisation for Flux Footprint Predictions   总被引:9,自引:6,他引:9  
Flux footprint functions estimate the location and relative importance of passive scalar sources influencing flux measurements at a given receptor height. These footprint estimates strongly vary in size, depending on receptor height, atmospheric stability, and surface roughness. Reliable footprint calculations from, e.g., Lagrangian stochastic models or large-eddy simulations are computationally expensive and cannot readily be computed for long-term observational programs. To facilitate more accessible footprint estimates, a scaling procedure is introduced for flux footprint functions over a range of stratifications from convective to stable, and receptor heights ranging from near the surface to the middle of the boundary layer. It is shown that, when applying this scaling procedure, footprint estimates collapse to an ensemble of similar curves. A simple parameterisation for the scaled footprint estimates is presented. This parameterisation accounts for the influence of the roughness length on the footprint and allows for a quick but precise algebraic footprint estimation.  相似文献   

19.
Radiometric measurements of hemispherical surface reflectance and long-wave irradiance are required to quantify the broadband albedo and the outgoing thermal radiation. These observations are typically integrated with eddy covariance measurements of sensible and latent heat fluxes to characterize the surface energy budget. While the aerodynamic footprint has been widely investigated, the geometry of the hemispherical radiometric footprint over plant canopies has been rarely tackled. In the present work, the size and shape of the hemispherical radiometric footprint are formalized for a bare surface and in presence of a vegetation cover. For this purpose, four idealized canopies are analyzed and the dependency of the radiometric footprint on leaf area index and canopy height is explored. Besides, the radiometric footprint is compared with the aerodynamic footprint in conditions of neutral stability. It was observed that almost 100% of the hemispherical radiometric signal originates within a distance of a few radiometer heights, while only about 50–80% of the cumulative aerodynamic signal is generated within a distance of about 20 sensor heights. In order to achieve comparable extensions of the footprint areas, hemispherical radiometric measurements should therefore be taken about 6–15 times higher than turbulent flux ones, depending on the vegetation type. The analysis also highlights that the size of the radiative footprint decreases at increasing leaf area index, whereas the aerodynamic footprint shows an opposite behavior. For the abovementioned reasons, this work may support the interpretation of energy flux measurements and the optimal design of eddy covariance stations located in heterogeneous sites.  相似文献   

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