涡度相关技术测定优化及在水分利用效率上的应用
发布时间：2021-06-08 06:17
涡度相关技术是研究大气与生态系统间能量和物质交换的重要技术,目前,已经逐步发展成为国际通用的通量观测标准方法,在全球范围内得到了广泛应用。但由于涡度相关技术测定的复杂性和各通量站点环境因子的不确定性,该方法在实际应用中还存在一些问题,需要对数据进行校正后使用。本研究主要针对涡度相关法监测的通量数据的处理方式、最适宜平均时间步长、通量数据空间代表性和水分利用效率等问题进行探讨。主要研究结论如下:（1）以涡度相关系统实测的华北地区2014年夏玉米全生育期通量数据为基础,分析不同时间步长对能量通量和能量闭合度的影响。结果表明,从通量日均值看,平均时间越长,各通量的绝对值越大,这种趋势在中午峰值前后变化较为明显,10～60 min时间步长的通量值与30min的相对误差在3%以内;平均时间在10～60min之间时,不同生育期的通量均值的绝对值均呈增大趋势,但当平均时间大于60 min,特别是在120 min之后,各通量稳定性急剧变差;10～60 min时间步长情况下,能量闭合率随时间增长而呈增大趋势,但当平均时间大于120min时,不同生育期能量闭合度迅速降低,稳定性变差;结合Ogive函数分析...
【文章来源】：山西农业大学山西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?２０１４？２０１６年冬小麦株高、叶面积指数??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅ?ａｖｅｒａｇｉｎｇ?ｈｉｇｈ?ａｎｄ?Ｌｄ／?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｉｎｔｅｒ?ｗｈｅａｔ?ｉｎ?２０１４？２０１６??
与未校正（ＮＲ）的比较??Ｆｉｇ．３－１?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｆｏｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｌｏｐｅ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｕｎｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ??图３－１为经过三种不同方法校正后的通量数据与未经倾斜校正的原始通量数据的对??比图。从图中可以看出，以原始通量作为参考，经过线性拟合后，方程斜率接近于１，??并且决定系数Ｒ２均大于０．９６，三种校正方法对通量均有影响，总体表现为校正之后的??通量值比原始值小，且二次和三次旋转对通量的校正差别不大，平面拟合对迎量影响最??大。且倾斜校正对感热影响最大。??总体来说在该站通量数据的坐标旋转校正过程中，由于该站地势平坦且为农田，三??种校正方法对通量均有修正作用，但差别不明显，三种方法都可以使用，考虑二次坐标??旋转为较为通用且推荐使用的校正方法。本文以下数据处理均使用二次坐标旋转。??３．１．２密度效应修正??在使用涡度相关系统进行微量气体的通量观测时，水热通量的输送可能会引起微量??气体的密度变化
图３－２?ＷＰＬ修正后通量值比较（横坐标为未修正值）??Ｆｉｇ．３－２?ＬＥ?ａｎｄ?Ｃ〇２?ｆｌｕｘｅｓ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ＷＰＬ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ??图３－２为ＷＰＬ修正后通量值与未修正的通量值的对比图。从图中可以看出，ＷＰＬ??修正前后两者相关性较好，相关系数均接近于１，修正后潜热通量值增加，增幅为５％，??Ｃ０２通量则降低２％。总之，空气密度效应对潜热通量和Ｃ０２通量有影响。??３．２数据的质量评价方法??由于涡度相关技术理论的复杂性和结果的不确定性，使得涡度相关法在通量观测中??存在一些问题。并且由于仪器本身的问题，如传感器的测量误差、数据采集器的传输延??时，仪器安装和使用过程的失误，如仪器安装高度、采样时间步长和采样频率的设定、??仪器长时间没有校准维护，以及人类活动和其它一些不确定因素的扰动，常常引起揣流??通量测量的误差［？］。因此，对通量数据的质量评价成为通量观测中一个必要的环节［７１］。??涡度相关系统数据质量评价的方法包括：近地层湍流谱特征分析、湍流平稳性检验、??揣流发展的充分性检验、能量闭合程度以及通量观测的空间代表性分析等。Ｅｄｄｙｐｒｏ软??件中Ｆｏｋｅｎ％的数据质量控制标记己经对湍流的平稳性检验以及湍流发展的充分性检验??进行评价
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于通量观测数据的玉米水碳交换量及水分利用效率分析[J]. 战领,杨汉波,雷慧闽. 农业工程学报. 2016(S1)
[2]基于FSAM模型的毛竹林碳通量贡献区研究[J]. 龚笑飞,陈丽萍,莫路锋. 西南林业大学学报. 2015(06)
[3]半干旱区农田生态系统通量贡献区分析[J]. 董军,党慧慧,孔凡亮,岳宁,王刚,郭映,魏国孝. 中国生态农业学报. 2015(12)
[4]北京城市通量足迹及源区分布特征分析[J]. 刘郁珏,胡非,程雪玲,宋宗朋. 大气科学. 2014(06)
[5]西北干旱区荒漠生态系统通量贡献区模型研究[J]. 周琪,李平衡,王权,郑超磊,徐璐. 中国沙漠. 2014(01)
[6]全球变化和人类可持续发展:挑战与对策[J]. 徐冠华,葛全胜,宫鹏,方修琦,程邦波,何斌,罗勇,徐冰. 科学通报. 2013(21)
[7]荒漠河岸林涡度相关通量测定中平均时间的确定及其对通量计算的影响[J]. 张佩,袁国富,朱治林. 干旱区地理. 2013(03)
[8]不同平均时间对LOPEX10资料涡动相关湍流通量计算结果影响的探讨[J]. 吕少宁,文军,张宇,王少影,张堂堂,田辉,刘蓉. 高原气象. 2012(06)
[9]涡度相关观测的能量闭合状况及其对农田蒸散测定的影响[J]. 刘渡,李俊,于强,同小娟,欧阳竹. 生态学报. 2012(17)
[10]杨树人工林生态系统通量贡献区分析[J]. 金莹,张志强,方显瑞,康满春,查同刚,王小平,陈俊崎. 生态学报. 2012(12)
硕士论文
[1]黄土塬区通量数据的质量评价及空间代表性研究[D]. 楚良海.西北农林科技大学 2009
本文编号：3217841
【文章来源】：山西农业大学山西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?２０１４？２０１６年冬小麦株高、叶面积指数??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｈｅ?ａｖｅｒａｇｉｎｇ?ｈｉｇｈ?ａｎｄ?Ｌｄ／?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｉｎｔｅｒ?ｗｈｅａｔ?ｉｎ?２０１４？２０１６??
与未校正（ＮＲ）的比较??Ｆｉｇ．３－１?Ｅｆｆｅｃｔｓ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｆｏｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｌｏｐｅ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｕｎｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ??图３－１为经过三种不同方法校正后的通量数据与未经倾斜校正的原始通量数据的对??比图。从图中可以看出，以原始通量作为参考，经过线性拟合后，方程斜率接近于１，??并且决定系数Ｒ２均大于０．９６，三种校正方法对通量均有影响，总体表现为校正之后的??通量值比原始值小，且二次和三次旋转对通量的校正差别不大，平面拟合对迎量影响最??大。且倾斜校正对感热影响最大。??总体来说在该站通量数据的坐标旋转校正过程中，由于该站地势平坦且为农田，三??种校正方法对通量均有修正作用，但差别不明显，三种方法都可以使用，考虑二次坐标??旋转为较为通用且推荐使用的校正方法。本文以下数据处理均使用二次坐标旋转。??３．１．２密度效应修正??在使用涡度相关系统进行微量气体的通量观测时，水热通量的输送可能会引起微量??气体的密度变化
图３－２?ＷＰＬ修正后通量值比较（横坐标为未修正值）??Ｆｉｇ．３－２?ＬＥ?ａｎｄ?Ｃ〇２?ｆｌｕｘｅｓ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?ＷＰＬ?ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ??图３－２为ＷＰＬ修正后通量值与未修正的通量值的对比图。从图中可以看出，ＷＰＬ??修正前后两者相关性较好，相关系数均接近于１，修正后潜热通量值增加，增幅为５％，??Ｃ０２通量则降低２％。总之，空气密度效应对潜热通量和Ｃ０２通量有影响。??３．２数据的质量评价方法??由于涡度相关技术理论的复杂性和结果的不确定性，使得涡度相关法在通量观测中??存在一些问题。并且由于仪器本身的问题，如传感器的测量误差、数据采集器的传输延??时，仪器安装和使用过程的失误，如仪器安装高度、采样时间步长和采样频率的设定、??仪器长时间没有校准维护，以及人类活动和其它一些不确定因素的扰动，常常引起揣流??通量测量的误差［？］。因此，对通量数据的质量评价成为通量观测中一个必要的环节［７１］。??涡度相关系统数据质量评价的方法包括：近地层湍流谱特征分析、湍流平稳性检验、??揣流发展的充分性检验、能量闭合程度以及通量观测的空间代表性分析等。Ｅｄｄｙｐｒｏ软??件中Ｆｏｋｅｎ％的数据质量控制标记己经对湍流的平稳性检验以及湍流发展的充分性检验??进行评价
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于通量观测数据的玉米水碳交换量及水分利用效率分析[J]. 战领,杨汉波,雷慧闽. 农业工程学报. 2016(S1)
[2]基于FSAM模型的毛竹林碳通量贡献区研究[J]. 龚笑飞,陈丽萍,莫路锋. 西南林业大学学报. 2015(06)
[3]半干旱区农田生态系统通量贡献区分析[J]. 董军,党慧慧,孔凡亮,岳宁,王刚,郭映,魏国孝. 中国生态农业学报. 2015(12)
[4]北京城市通量足迹及源区分布特征分析[J]. 刘郁珏,胡非,程雪玲,宋宗朋. 大气科学. 2014(06)
[5]西北干旱区荒漠生态系统通量贡献区模型研究[J]. 周琪,李平衡,王权,郑超磊,徐璐. 中国沙漠. 2014(01)
[6]全球变化和人类可持续发展:挑战与对策[J]. 徐冠华,葛全胜,宫鹏,方修琦,程邦波,何斌,罗勇,徐冰. 科学通报. 2013(21)
[7]荒漠河岸林涡度相关通量测定中平均时间的确定及其对通量计算的影响[J]. 张佩,袁国富,朱治林. 干旱区地理. 2013(03)
[8]不同平均时间对LOPEX10资料涡动相关湍流通量计算结果影响的探讨[J]. 吕少宁,文军,张宇,王少影,张堂堂,田辉,刘蓉. 高原气象. 2012(06)
[9]涡度相关观测的能量闭合状况及其对农田蒸散测定的影响[J]. 刘渡,李俊,于强,同小娟,欧阳竹. 生态学报. 2012(17)
[10]杨树人工林生态系统通量贡献区分析[J]. 金莹,张志强,方显瑞,康满春,查同刚,王小平,陈俊崎. 生态学报. 2012(12)
硕士论文
[1]黄土塬区通量数据的质量评价及空间代表性研究[D]. 楚良海.西北农林科技大学 2009
本文编号：3217841
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3217841.html
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