上海郊区二氧化碳通量特征分析

利用上海郊区奉贤的涡动相关通量观测资料,对2015年9月至2016年8月二氧化碳(CO2)通量的时空分布特征、年总排放量进行了分析.结果表明,上海奉贤春、夏、秋季的9-14时CO2通量几乎全为负值,冬季CO2通量则全天均为正值.奉贤CO2通量没有明显的周末效应.植物光合作用是影响奉贤CO2通量时间变化特征的主要因素.各...     

半干旱地区地气界面水汽和二氧化碳通量的日变化及季节变化

采用涡动相关方法连续观测2002年10月到2003年12月半干旱地区地气界面水汽和二氧化碳通量变化,分析水汽和二氧化碳通量的季节和日变化规律,同时比较农田和退化草地两种不同下垫面物质和能量通量交换过程的差异,得到如下一些主要结果:(1)半干旱地区湿季,相距5 km的两种不同下垫面,即使在同一天气过程控制下,不同植被下垫面的降雨分布仍不尽相同,甚至相差很大.这表明降雨空间的分布是很不均匀的,具有很强的局地特征.(2)在干季近地面层能量收支中,两种不同下垫面上的有效能量(净辐射与地表热流量之差)主要分配为感热通量,潜热通量在非生长季(干季)通常很小.在湿季(生长季),潜热通量与感热通量相当,但农田下垫面的潜热通量大于退化草原下垫面.(3)土壤的温度和湿度日变化主要集中在0～20 cm土壤层内,在湿季农田下垫面土壤的湿度有明显的跳跃,这与降雨过程有很好的相关.(4)在非生长季,两种不同下垫面地气间二氧化碳通量差别不大,都很小.白天由于光合作用,在生长季农田下垫面吸收CO2通量较退化草原大,但比湿润地区稻田下垫面小一个量级,远小于森林生态系统.     

应用涡动相关法计算水热、CO2通量的国内外进展概况

目前涡动相关法被认为是国内外测定CO2、水热通量的最可靠方法。国外应用此方法解决了均匀下垫面假设下森林和农田等生态系统的CO2、水热通量的计算问题，目前致力于非理想下垫面（真实地形）的CO2、水热通量的计算。而国内应用涡动相关技术起步较晚，用此方法测定水热通量已有一定的知识积累，但测定CO2通量还处于资料收集阶段。我国自然生态系统、环境外交和社会经济可持续发展都要求精确查明我国CO2的时空变化特征和动力学机制，这应是今后研究的重点，并提出了应用该方法存在的主要问题及可能的解决方法，指出值得深入研究的领域。     

通量-方差法估算沿海近地面层的湍流通量分析

利用通量-方差法,通过确定速度和温度归一化标准差与稳定度之间的变化关系,估算出东南沿海地区的湍流动量通量和感热通量。我们发现在中性条件下 并不像Tillman等认为是常数,而是随稳定度参数按指数形式变化。与涡动协方差相关测量系统测量结果进行比较发现,通量-方差方法估算结果与测量值两者符合得较好,相关性高,动量通量的相关系数为0.87,而感热通量的为0.95。利用该方法估算沿海近地面层的湍流通量具有一定的代表性。     

平台障碍物对海气通量观测影响的数值分析

基于计算流体动力学模型（CFD）模拟了背景风风速为2 m·s-1、4 m·s-1、6 m·s-1下通量观测平台周围的风场分布,确定了不同风速下平台障碍物对观测影响最小的风向范围。发现风速不同,平台对背景风的影响范围不同,风速越大,平台对背景风的影响越大。运用涡动相关法计算不同风向条件下的湍流通量,定量分析由于平台干扰对海气通量计算的影响,发现选取迎风条件下的数据计算得到的海气通量会比实际偏低。     

北京城区二氧化碳时空分布及湍流谱特征

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。     

水汽,二氧化碳和臭氧的通量辐射率

本文利用COWTRAN—5计算了H_2O、CO_2和O_3的通量辐射率,计算结果与Staley和Jurica(以下简称SJ)辐射率表不同,特别在窗区有较大差异。 在H_2O转动带,在-70℃下当光学路程u>0.02gm·cm~(-2)(20°下u>0.8gm·cm~(-2))时SJ表中辐射率均偏小。在H_2O6.3μm振转带,S.J表与我们的结果相差不大。在窗区,我们计算结果表明小光程下辐射率随温度升高而减小,大光程下辐射率随温度升高而增大,而SJ表中辐射率始终随温度升高而增大,且当logu>0.3对其辐射率比我们的计算值大得多。 Sj表中CO_2辐射率偏小而O_3辐射率偏大。     

涡动相关仪探测台风边界层动量通量特征分析

台风的发展维持受制于自身(内部结构)及与下垫面间的通量传输过程,利用台风“利奇马”登陆前后的涡动相关仪观测数据,分析台风过境前后地面要素变化及动量通量特征。分析结果表明：台风过境期间,地面气象要素在短时间内出现急剧的变化,动量通量在台风登陆过程中显示出“三峰”的结构,对应的摩擦速度随风速的变化以10 m/s为分界线,低风速下呈现明显的正相关性,高风速时则慢慢转为持平甚至回落;能谱分析中,峰值主要存在于0.000 2 Hz和0.06 Hz的位置上,另有一位于0.001 Hz外的较弱峰值;能量贡献上,大尺度系统占据主导作用,但中尺度对流系统与湍流尺度运动在能量贡献中同样不可忽视。     

盘锦湿地芦苇生态系统长期通量观测研究

针对2004年5月26日-2005年10月15日盘锦湿地芦苇生态系统碳通量、感热通量和潜热通量资料进行分析。结果表明:芦苇湿地具有较强的碳汇作用;2005年芦苇湿地固定二氧化碳为13.32 t/hm2,日平均感热通量和潜热通量分别为2 464 kJ/m2和3 880 kJ/m2。2004年和2005年6～9月的日累积值波文比平均值均为0.15。芦苇湿地碳通量、感热通量和潜热通量的日动态呈单峰单谷型变化,极值出现在中午前后,夜间线形平直。芦苇生长季白天通量绝对值远较夜间大,白天碳吸收,夜间碳排放。CO2浓度年平均日变化曲线亦为单谷单峰型,夜间浓度较高且逐渐升高,直到日出前达到峰值;日出后急剧下降,傍晚又开始逐渐增加。芦苇湿地感热通量昼正夜负,潜热通量与林地不同,全天为正。各通量季节变化明显,冬季CO2通量日变化不明显,趋近于零;感热通量总体向上输送,春季数值较大,生长季数值较小;潜热通量冬季最小,接近0,春季开始显著增加,生长季达到最大。     

玉米农田生态系统CO2通量的动态变化

利用2008年辽宁锦州农田生态系统野外观测站涡动相关系统通量观测资料,分析了玉米农田生态系统生长季(5-10月)及非生长季CO₂通量动态变化。结果表明：玉米农田生态系统的非生长季日动态趋势不明显;生长季日动态明显,呈明显的U型曲线,CO₂通量最大值出现在12:00时,为-1.19 mg·m^-2·s^-1;不同物候期的日动态也呈现U型曲线,各发育期CO₂通量日最大值范围为0.07～-0.23 mg·m^-2·s^-1;玉米农田生长季生态系统净CO₂交换日累积（NEE）为-652.8 g·m^-2,非生长季NEE499.8 g·m^-2,2008年碳收支-153.0 g·m^-2,表现为碳汇。     

Carbon dioxide concentration and flux in an urban residential area in Seoul,Korea

The carbon dioxide （CO2） concentrations and fluxes measured at a height of 17.5 m above the ground by a sonic anemometer and an open-path gas analyzer at an urban residential site in Seoul, Korea from February 2011 to January 2012 were analyzed. The annual mean CO2 concentration was found to be 750 mg m-3, with a maximum monthly mean concentration of 827 mg m-3 in January and a minimum value of 679 mg m-3 in August. Meanwhile, the annual mean CO2 flux was found to be 0.45 mg m-2 s-1, with a maximum monthly mean flux of 0.91 mg m-2 s-1 in January and a minimum value of 0.19 mg m-2 s-1 in June. The hourly mean CO2 concentration was found to show a significant diurnal variation; a maximum at 0700-0900 LST and a minimum at 1400-1600 LST, with a large diurnal range in winter and a small one in summer, mainly caused by diurnal changes in mixing height, CO2 flux, and surface complexity. The hourly mean CO2 flux was also found to show a significant diurnal variation, but it showed two maxima at 0700-0900 LST and 2100-2400 LST, and two minima at 1100-1500 LST and 0300-0500 LST, mainly caused by a diurnal pattern in CO2 emissions and sinks from road traffic, domestic heating and cooking by liquefied natural gas use, and the different horizontal distribution of CO2 sources and sinks near the site. Differential advection with respect to wind direction was also found to be a cause of diurnal variations in both the CO2 concentration and flux.     

CO2湍流通量误差的修正和不确定性研究进展

目前国内外对能量和CO₂涡动相关通量的测量误差的谱修正缺乏一致性，导致各测量站之间的资料对比难以进行，给全球尺度资料的合成造成很大困难。因此在强调长期CO₂通量测量精度的同时，还应该注重确定对测量误差修正的首选方法和研究重点。该文主要介绍了两种用于修正测量仪器误差的谱方法；二维和三维的气流运动对通量误差的影响；资料处理中的误差；夜间CO₂通量的测量问题。     

基于涡度相关法的中国农田生态系统碳通量研究进展

农田生态系统是受人为活动强烈控制和干扰的系统,对其碳源/汇的评价是全球碳循环研究的热点.首先概括了以涡度相关法为手段的中国农田生态系统碳通量的研究进展,重点总结了中国农田生态系统碳通量的时间变化、驱动机制和模型模拟等方面的研究成果,并在此基础上对今后中国农田生态系统碳通量研究提出了建议,认为长期观测与研究、多因子协同作用、模型开发与尺度推绎、数据质量监控和评价是今后研究的重点方向.     

Testing of the bandpass eddy covariance method for a long-term measurement of water vapour flux over a forest

The bandpass eddy covariance method has been used to measure the turbulent flux of scalar quantities using a slow-responsescalar sensor. The method issimilar in principle to the traditional eddy correlation method but includes the estimation of high-frequency components of the flux on the basis of cospectral similarity in the atmospheric surface layer. In order to investigate the performance of the method, measurements of the water vapour flux over a forest with the bandpass eddy covariance method and the direct eddy correlation method were compared. The flux obtained by the bandpass eddy covariance method agreed with that by the eddy correlation method within ±20% for most cases, in spite of a rather slow sensor-response of the adopted hygrometer. This result supports its relevance to a long-term continuous operation, since a stable, low-maintenance,general-purpose sensor canbe utilized for scalar quantities. Oneweak point of the method isits difficulty in principle to measure the correct flux when the magnitude of the sensible heat flux is very small, because the method uses the sensible heat flux as a standard reference for the prediction of undetectable high-frequency components of the scalar flux. An advanced method is then presented to increase its robustness. In the new method, output signals from a slow-response sensor are corrected using empirical frequency-responsefunctions for the sensor,thereby extending the width of the bandpass frequency region where components of the flux are directly measured (not predicted). The advanced method produced correct fluxes for all cases including the cases of small sensible heat flux. The advanced bandpass eddy covariance method is thus appropriate for along-term measurement of the scalar fluxes.     

盘锦芦苇湿地近地面层湍流通量参数化方案研究

基于2005年盘锦芦苇湿地近地面层湍流通量和微气象梯度的连续观测,研究了芦苇湿地近地面层湍流通量参数化方案。结果表明,盘锦芦苇湿地近地面层经常维持弱稳定和弱不稳定层结。在不稳定层结(-0.4     

Stationarity of Turbulence in Light Winds during the Maritime Continent Thunderstorm Experiment

Non-stationary turbulence can invalidate eddy flux calculations. Two-hour longrecords of wind velocity, temperature and humidity are classified as stationaryor non-stationary based on the behaviour of the flux as a function of Reynoldsaveraging period; a number of indicators of stationarity are investigated. Thetwo-hour Maritime Continent Thunderstorm Experiment wind datasets are notcompletely stationary, as indicated by the lack of a spectral gap, but can beclassified as approximately stationary, when the mean wind speed is greaterthan 3.8 m s^-1, or the standard deviation of true wind direction is 10°, or the ratio of horizontal wind variance to wind speed is <0.25. In the stationary case the calculated friction velocity exhibits a 7% decrease on average when the Reynolds averaging period is doubled, while data classified as non-stationaryexhibit an increase of 32%. There is little non-stationary behaviour in the kinematicheat fluxes, and is independent of the non-stationarity of the friction velocity. Thekinematic heat fluxes show small decreases (around 3%) when the Reynolds averagingperiod is doubled.