检索结果-南通市图书馆

基于涡度相关系统的流域蒸散发规律及模拟研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于涡度相关系统的流域蒸散发规律及模拟研究

作者：罗志琪天津大学

学位级别：硕士

蒸散发被认为是水文循环的第二大要素,联系着气候、水、能源、碳循环和生态服务,对区域/流域水循环、水量和能量平衡具有重要的影响。尤其是气候变暖和全球性水资源短缺使得流域蒸散发成为水文科学研究的热点,蒸散发的准确估算对于理解... 详细信息

蒸散发被认为是水文循环的第二大要素,联系着气候、水、能源、碳循环和生态服务,对区域/流域水循环、水量和能量平衡具有重要的影响。尤其是气候变暖和全球性水资源短缺使得流域蒸散发成为水文科学研究的热点,蒸散发的准确估算对于理解水文循环、干旱、气候变化的影响至关重要。因此,本文利用丘陵区的柳林流域2021年1月～11月涡度相关和梯度气象观测系统实测数据,基于能量闭合特征分析对数据质量进行评价,明确蒸散发对气象因子的响应规律,并构建适合本流域的双源蒸散发模型。主要的研究内容与结论如下:(1)能量闭合特征及原因分析。利用能量平衡平衡比率(EBR)法和普通最小二乘(OLS)法对近地层能量闭合特征进行了分析,并分析各能量分量的日变化特征及滞后现象。各能量分量的日变化特征呈单峰模式,EBR异常正值占4.31%,异常负值占21.16%,出现异常的原因在于能量分量较净辐射滞后导致日出日落期间湍流通量和可利用能量正负变化不同步,与湍流结构无关。OLS法的能量闭合率为0.66,在现今研究中处于中等水平,其受数据质量等级的影响较小,受湍流运动状态的影响较大,尤其当相对垂直湍强小于0.12时,影响显著。剔除EBR异常值能有效提升OLS法的能量闭合率,整体、白天和夜间的能量闭合率分别提升3.34%、4.24%和32.13%。(2)蒸散发规律研究。在不同季节及不同天气条件下对潜热通量的动态变化进行分析,并采用通径分析法揭示各气象因子对潜热通量的作用机理。因各季节的日出日落时间以及太阳辐射的强度有所差异,导致不同季节潜热通量单峰曲线的起始、达峰和回复时间及峰值大小有所不同。在各季节不同天气条件下,均是净辐射和空气温度对潜热通量起重要的正向影响,相对湿度对潜热通量的影响均是通过净辐射或者空气温度而间接产生,其正向影响,被间接影响所掩盖。(3)双源蒸散发模型构建与模拟分析。构建了柳林流域BAITSSS(backward-averaged iterative two-source surface temperature and energy balance solution)双源模型,并对各季节不同天气条件下的潜热通量进行了模拟。率定期和验证期感热通量的和除了1月15日不低于0.75,其余感热通量的和均大于0.9,春季最好、冬季次之;潜热通量的模拟精度均满足精度要求,但低于感热通量,尤其是7月12日潜热通量的低于0.5。与涡度相关法相比,BAITSSS模型在春、夏、秋季白天低估了潜热通量,夏季低估现象最为明显,夜间则高估了潜热通量,而冬季基本全天高估了潜热通量。阴天和雨后,因气象条件、土壤水热条件的变化给准确模拟带来了难度,其相差不大。潜热通量的空间分布与NDVI呈负相关,充沛的雨水,较高的温度导致潜热通量中来自于土壤的比例高于来自植被的比例。

关键词：涡度相关能量闭合特征通径分析蒸散发规律双源蒸散发模型

森林生态系统涡度相关法碳通量长时间连续性缺失数据插补方法的比较

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

中国农业气象 2021年第4期42卷 330-343页

作者：周宇黄辉张劲松孟平孙守家中国林业科学研究院林业研究所北京100091 国家林业和草原局林木培育重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

针对森林通量观测站涡度相关法碳通量观测普遍存在的长时间连续性数据缺失情景,为探究不同数据插补方法的有效性,以华北低丘山地栓皮栎人工混交林生态系统为例,以经EddyPro处理和质量控制的2017年3月1日-11月30日0.5h尺度净生态系统碳交... 详细信息

针对森林通量观测站涡度相关法碳通量观测普遍存在的长时间连续性数据缺失情景,为探究不同数据插补方法的有效性,以华北低丘山地栓皮栎人工混交林生态系统为例,以经EddyPro处理和质量控制的2017年3月1日-11月30日0.5h尺度净生态系统碳交换(NEE)数据为基准数据集,随机生成含有连续1、3、7、15和31d数据缺失的5类数据缺失集,重复10次,使用固定窗口平均昼夜变化法(MDV)、可变窗口平均昼夜变化法(MDC)、查表法(LUT)、非线性回归法(NLR)、边际分布采样法(MDS)、人工神经网络法(ANN)对缺失数据集进行插补,并将插补数据与实际观测数据进行对比,通过分析统计参数来评估不同方法的插补精度和稳定性,以评估不同方法的适用范围。结果表明:日间,当连续缺失少于15d时,ANN方法插补数据与实测数据间的R^(2)(决定系数)相对较高,NLR方法的R^(2)较低;LUT方法插补数据与实测数据间的相对均方根误差(RRMSE)较低,NLR方法的RRMSE较高。当缺失达到连续15d时,除NLR方法的R^(2)显著较低(P度的增加,除MDV方法外,各方法的R^(2)呈下降趋势,连续1d缺失与连续31d缺失情景下插补所得NEE与实测NEE的R^(2)差异显著(P度的增加,MDC、MDS和ANN方法插补数据的R^(2)呈下降趋势,MDV和LUT的R^(2)始终无显著差异;各方法的RRMSE差异无显著变化。在对典型晴天0.5h尺度上NEE日变化趋势的还原方面,MDC方法性能相对较优。综上,NLR方法适用于气象数据完备、NEE数据连续缺失少于7d的情景;MDV或MDC方法适用于气象数据不可用或缺失严重、NEE数据连续缺失少于15d的情景;LUT和MDS方法则适用于气象数据缺失较少、NEE数据连续缺失少于15d的情景;ANN方法适用性相对较广,可用于气象数据缺失较少、NEE数据连续缺失长达31d的情景。

关键词：涡度相关数据插补净生态系统碳交换固定窗口平均昼夜变化法(MDV) 可变窗口平均昼夜变化法(MDC) 查表法(LUT) 非线性回归法(NLR) 边际分布采样法(MDS) 人工神经网络法(ANN)

涡度相关法和静态箱／气相色谱法在生态系统呼吸观测中的比较

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

应用生态学报 2008年第2期19卷 290-298页

作者：郑泽梅于贵瑞孙晓敏曹广民王跃思杜明远李俊李英年中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心中国科学院西北高原生物研究所西宁810001 中国科学院大气物理研究所北京100029 日本农林环境技术研究所日本筑波3058604

基于涡度相关法和静态箱/气相色谱法(箱式法)的碳通量观测数据,对比分析了两种方法在评价禹城冬小麦-夏玉米复种农田生态系统和海北高寒矮嵩草草甸生态系统呼吸中的差异.结果表明:在保证涡度相关法和箱式法观测数据质量的条件下,两种方... 详细信息

基于涡度相关法和静态箱/气相色谱法(箱式法)的碳通量观测数据,对比分析了两种方法在评价禹城冬小麦-夏玉米复种农田生态系统和海北高寒矮嵩草草甸生态系统呼吸中的差异.结果表明:在保证涡度相关法和箱式法观测数据质量的条件下,两种方法实时观测的夜间通量结果具有较好的一致性,相关系数达0.95～0.98;箱式法白天的观测结果与涡度相关法估算的白天生态系统呼吸值有较好的一致性,但前者普遍大于后者;两种方法测定生态系统呼吸日平均值的差异达极显著水平(P涡度相关法较箱式法测定的生态系统呼吸日平均值偏低30.3%;高寒矮嵩草草甸观测箱内外平均温差为1.9℃,涡度相关法较箱式法测定的生态系统呼吸日平均值偏低31.4%.两种方法对生态系统生长季呼吸日平均值测定结果的偏差高于非生长季.

关键词：静态箱/气相色谱涡度相关生态系统呼吸

基于涡度相关的黄土高原沟壑区灌丛的水碳通量研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于涡度相关的黄土高原沟壑区灌丛的水碳通量研究

作者：张奎月西安理工大学

学位级别：硕士

全球变暖趋势在持续,陆地生态系统中的水-碳循环不仅会对陆地表层系统的物质循环产生影响,也在能量循环中发挥着重要作用,是连接地球-大气-生物圈的重要纽带。在全球气候变化影响下,灌丛面积将增加,因此研究灌丛生态系统水碳循环过程和... 详细信息

全球变暖趋势在持续,陆地生态系统中的水-碳循环不仅会对陆地表层系统的物质循环产生影响,也在能量循环中发挥着重要作用,是连接地球-大气-生物圈的重要纽带。在全球气候变化影响下,灌丛面积将增加,因此研究灌丛生态系统水碳循环过程和机制,对水资源配置和“双碳”目标的实现具有重要意义。本研究以黄土高原沟壑区灌丛生态系统作为研究对象,利用淳化生态水文试验基地的涡度相关系统、EGM-5便携式土壤碳通量测定系统等仪器,采用2020年涡度观测数据和常规气象数据以及2020-2021年土壤呼吸速率观测数据,分析了黄土高原沟壑区灌丛生态系统水热通量、碳通量、蒸散发变化特征、土壤呼吸速率变化特征和水分利用效率变化规律,主要结论如下:(1)阐明研究区土壤剖面物理特征在多个时间尺度的变化规律。2020年黄土高原沟壑区灌丛生态系统浅层土壤的土壤温度日内变化趋势呈近似正弦曲线,随着土壤深度的增加,土壤温度的日内变化幅度减小。与深层土壤相比,浅层土壤的体积含水率变化波动较大,近似呈“正弦型”曲线变化。土壤水势呈现“下降-上升-再下降-上升”的季节变化规律。(2)揭示灌丛生态系统能量分配的变化规律。2020年黄土高原沟壑区灌丛生态系统各能量通量日内动态曲线为单峰型二次曲线,在日出时刻前后,显热通量与净辐射之比(H/Rn)的波谷、地表热通量与净辐射之比(G/Rn)的波谷与潜热通量与净辐射之比(LE/Rn)的波峰实现峰谷互补,在日落时刻前后H/Rn的波峰与G/Rn和LE/Rn的波谷出现互补现象。2020年灌丛生态系统全年净辐射总量为2385.6MJ/m2,在能量分配中,潜热通量占比最高,占净辐射总量的44.4%。2020年黄土高原沟壑区灌丛生态系统年波文比为0.7,能量闭合度为80%。(3)阐明灌丛生态系统的CO2交换量和总初级生产力的变化特征。2020年黄土高原沟壑区灌丛生态系统的净生态系统CO2交换量(NEE)日变化呈“U”型。净生态系统CO2交换量(NEE)、生态系统总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸量(Reco)季节变化动态曲线都呈夏季高、冬季低的“单峰型”变化,NEE与GPP季节变化呈对称分布且两者变化趋势大致相同。全年NEE总量为-885.64mgCO2/m2/s,表明黄土高原沟壑区灌丛生态系统具有较强的碳汇功能,土壤温度是影响黄土高原沟壑区灌丛生态系统NEE变化的主要环境因子。(4)揭示灌丛生态系统的土壤呼吸速率变化特点及其影响因子。2020-2021年黄土高原沟壑区灌丛生态系统不同位置裸地观测点、地面保留植被观测点的土壤呼吸速率日内变化曲线为“单峰型”。对2020-2021年灌丛生态系统土壤呼吸速率与5cm深度处土壤温度进行单因素指数模型拟合,土壤呼吸温度敏感性Q10为1.65,土壤温度是影响黄土高原沟壑区灌丛生态系统土壤呼吸速率变化的主要环境因子。(5)对比不同方法得到的蒸散发量并分析主要影响因素。2020年在黄土高原沟壑区灌丛生态系统用Penman-Monteith公式计算的日潜在蒸散发均值是3.4mm/d,高于涡度相关法计算的实际蒸散发量1.2mm/d,2020年灌丛生态系统作物系数为0.35,净辐射是影响灌丛生态系统实际蒸散发最显著的因素。(6)分析灌丛生态系统的水分利用效率及其影响因素。2020年黄土高原沟壑区灌丛生态系统日尺度水分利用效率(WUE)日均值为3.38gC/(kgH2O),WUE与净辐射和光合有效辐射呈负相关。

关键词：灌丛水碳通量土壤呼吸涡度相关黄土高原

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

涡度相关在估算棉田水分利用效率上的应用

湖北林业科技 2020年第6期49卷 26-29页

作者：浩宇杨承睿张雪松陕西省突发事件预警信息发布中心西安710014 南京信息工程大学应用气象学院南京210044

以华北平原棉花农田尺度为研究对象,以中科院禹城综合观测站的涡度相关数据为基础,研究棉花蕾期、花铃期、吐絮期瞬态的CO2通量和热通量日变化特征,在此基础上计算农田的水分利用效率,并讨论水分利用效率的日变化、季节变化及其与Fc的关... 详细信息

以华北平原棉花农田尺度为研究对象,以中科院禹城综合观测站的涡度相关数据为基础,研究棉花蕾期、花铃期、吐絮期瞬态的CO2通量和热通量日变化特征,在此基础上计算农田的水分利用效率,并讨论水分利用效率的日变化、季节变化及其与Fc的关系,还讨论了水分利用效率的影响因子。结果表明,在无水分胁迫下CO2日变化为U型,其中正午为一个谷值区,此后CO2又逐渐增大。棉花的水分利用效率日变化趋势为早上较大,8:00左右达到最大,此后逐渐降低。比较不同生育期的水分利用效率的变化,花铃期的水分利用效率最高,在79.2~142.7 umol CO2/mmol H2O,蕾期为18.6~121.2 umol CO2/mmol H2O,吐絮期为42.5~124.5 umol CO2/mmol H2O。利用涡度相关技术,可以对所需的能量和质量通量(碳、水)进行直接测定,进而分析水分利用效率的规律,了解棉田水循环的特征,更好地促进棉花生产产量和质量的提高。

关键词：棉花涡度相关水分利用效率潜热通量感热通量 CO2通量

涡度相关观测的能量闭合及其对人工混交林蒸散测定的影响

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

涡度相关观测的能量闭合及其对人工混交林蒸散测定的影响

作者：原文文北京林业大学

学位级别：硕士

涡度相关技术作为地表通量观测的标准方法被广泛应用于各类生态系统的通量观测中。但涡度相关观测存在能量不闭合问题,对通量测定的影响也不甚清楚。为此,本研究在华北人工混交林利用涡度相关系统和小气候梯度观测系统,对黄河小浪底人... 详细信息

涡度相关技术作为地表通量观测的标准方法被广泛应用于各类生态系统的通量观测中。但涡度相关观测存在能量不闭合问题,对通量测定的影响也不甚清楚。为此,本研究在华北人工混交林利用涡度相关系统和小气候梯度观测系统,对黄河小浪底人工混交林各能量通量进行了连续观测,分析了研究区的气象要素的变化特征,分析了该生态系统能量平衡各项的变化特征,讨论了能量闭合状况,以波文比-能量平衡法为参照,探讨涡度相关法的能量闭合状况对森林蒸散测定的影响。这对于完善涡度相关技术具有重要意义。结果表明：（1）潜热通量、感热通量和土壤热通量均与净辐射有类似的日变化特征。各项的绝对值大小表现为净辐射＞潜热通量＞感热通量＞土壤热通量。受日照时数的影响,5-9月能量平衡各项正值的日持续时间逐渐缩短。生长季,净辐射、感热通量和土壤热通量在6月份最大,最大值分别为418.5、231.4和12.5MJ/（m2-month）);潜热通量在7月份达到最大,最大值为320.8 MJ/（m2-month）)。潜热通量、感热通量和土壤热通量占净辐射的比例分别在0.48～0.62、0.15～0.55、0.02～0.05之间。人工混交林生长季的能量分配主要以潜热通量和感热通量为主,且潜热通量为感热通量的2倍。波文比呈单峰曲线：6月最大,8月最小。（2）黄河小浪底人工混交林生长季全天能量闭合度为79%。其中,白天闭合程度较高（81%）,夜晚较低（410%）。本研究站点存在21%的能量不闭合。将湍流能的相位提前半个小时后,与有效能的匹配度即能量闭合程度均得到显著提高。（3）在观测期间2011.11-2012.10内,涡度相关法和波文比-能量平衡法所测得蒸散量（分别为ETec和ETb）日变化,月平均日变化的变化趋势一致,并具有极其显著的线性关系（P＜0.01）。在日尺度和月尺度上,ETec和ETb均表现为与太阳辐射和气温显著相关。

关键词：人工混交林涡度相关波文比-能量平衡法能量闭合蒸散

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

涡度相关通量修正方法比较

气象科技 2011年第3期39卷 363-368页

作者：王有恒景元书郭建侠李扬云南京信息工程大学南京210044 中国气象局气象探测中心北京100081 安徽省寿县国家气候观象台寿县232200

利用安徽省寿县国家气候观象台2008年2月10日至9月20日湍流通量观测资料,分别采用WPL和Liu修正方法对潜热通量和CO2通量进行修正,比较了修正前后对通量的影响以及两种方法间的差异。结果表明：两种修正方法能够有效消除直接计算含有虚... 详细信息

利用安徽省寿县国家气候观象台2008年2月10日至9月20日湍流通量观测资料,分别采用WPL和Liu修正方法对潜热通量和CO2通量进行修正,比较了修正前后对通量的影响以及两种方法间的差异。结果表明：两种修正方法能够有效消除直接计算含有虚假的吸收信息,从而提高通量数据的精度;经过两种方法修正,潜热通量增加约3%-5%,CO2通量减小1%-2%;WPL（Webb-Pearman-Leuning）方法对潜热通量和CO2通量的修正幅度均要大于Liu修正。

关键词：潜热通量 CO2 涡度相关通量修正方法

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国沙漠 2019年第4期39卷 73-82页

作者：祁秀娇刘廷玺段利民陈小平黄天宇内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古农业大学水资源保护与利用重点实验室内蒙古呼和浩特010018

运用Dynamax茎流测量系统、涡度相关系统、气象-土壤环境观测系统进行连续观测,利用基径横截面积对单枝茎干液流进行尺度扩展,得到科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸腾量(T),并与涡度相关系统观测的蒸散发量(ET)进行对... 详细信息

运用Dynamax茎流测量系统、涡度相关系统、气象-土壤环境观测系统进行连续观测,利用基径横截面积对单枝茎干液流进行尺度扩展,得到科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸腾量(T),并与涡度相关系统观测的蒸散发量(ET)进行对比,详细分析了小叶锦鸡儿群落T与ET的变化特征以及群落水分收支状况。结果表明:(1)小叶锦鸡儿群落T、ET日变化趋势基本一致,均值分别为1.61 mm·d-1、2.43 mm·d-1;(2)T、ET日内变化曲线分别呈宽幅单峰型、钟型分布,日累积量均呈"S"型增长趋势;(3)不同天气条件下T、ET日变化峰型各异,峰值及总量变化水平晴天高于阴雨天;(4)不同降水事件中,降雨时间不同导致T启动时间推迟或结束时间提前,ET发生时间降水前后无显著差异;降雨量P≤10 mm或P>20 mm时,雨后T有所降低,10 mm度下,雨后ET较雨前有所升高,且ET波峰大小与降雨量成正相关;(5)观测期间ET/P为1.04,小叶锦鸡儿群落水分收支基本平衡。

关键词：小叶锦鸡儿(Caragana microphylla) 茎干液流涡度相关蒸腾蒸散发

滩地人工林幼林不同时间尺度CH4通量变化特征--基于涡度相关闭路系统的研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

生态学报 2016年第18期36卷 5912-5921页

作者：高升华张旭东汤玉喜陈吉泉唐洁孙启祥唐学君林木遗传育种国家重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091 湖南省林业科学院长沙410004 密执安州立大学全球变化与地球观测中心地理系美国东兰辛M148823 国家林业局华东林业调查规划设计院杭州310019

长江滩地是甲烷(CH_4)排放的潜在热点区域,然而目前其CH_4通量的变化特征及控制因子尚未被揭晓。基于涡度相关闭路系统进行为期2年多的连续观测,旨在揭示长江滩地杨树(Populus deltoides)人工林幼林CH_4通量在不同时间尺度上的变化特征... 详细信息

长江滩地是甲烷(CH_4)排放的潜在热点区域,然而目前其CH_4通量的变化特征及控制因子尚未被揭晓。基于涡度相关闭路系统进行为期2年多的连续观测,旨在揭示长江滩地杨树(Populus deltoides)人工林幼林CH_4通量在不同时间尺度上的变化特征及其调控机理。结果显示,全年和部分未淹水月份表现出白天排放强而夜间排放弱的平均日变化特征,且淹水前、淹水期间和退水后分别表现出日间双峰型(7:00和10:00)、日间与夜间各一峰的双峰型(10:00和23:00),以及典型的日间单峰型(10:00)。淹水年份(2012年)在夏季(6—8月)排放最强,在春末(5月)和秋末冬初(11—12月)排放最弱,而未淹水年份(2013年)在初夏(6月)排放最强,在盛夏(7月)和秋末(11月)转变为较弱的吸收。淹水年份的年排放量((128.0±42.4)mmol/m^2)是未淹水年份((51.5±29.1)mmol/m^2)的2.5倍。滩地人工林幼林CH_4通量的日变化和季节变化最可能受到摩擦风速、水位和土壤温度的调节,而年际间的巨大差异主要由淹水状况决定。

关键词：甲烷通量长江滩地涡度相关杨树人工林