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非平坦下垫面涡度相关通量的校正方法及其在ChinaFLUX中的应用

非平坦下垫面涡度相关通量的校正方法及其在ChinaFLUX中的应用

朱治林 孙晓敏 袁国富 周艳莲 许金萍 张仁华

摘要 涡度相关技术是目前最好的测量地-气交换的微气象方法,但它的使用是有条件的,如仪器应该安装在空旷、平坦和均匀的下垫面进行观测,否则,得到的通量如果不进行必要的校正就可能产生较大的测定误差,在本研究中,将主要讨论在非平坦、非均匀,或由于仪器非垂直安装情况下,用涡度相关方法计算通量时可能产生的误差及其校正方法(坐标旋转法). 并利用中国通量网 4 种不同类型的野外台站(禹城农田站,内蒙古草原站,长白山和千烟洲森林站)的实际观测数据,分析3种坐标转换方法(2次旋转法,3次旋转法和平面拟合法)的适用条件,对通量的校正效果进行比较,研究结果表明:( i )校正后的通量可能大于、小于或等于未校正的通量,其校正量的大小主要取决于地面的坡度、坡向、风速和风向,( ii )坐标倾斜角随风向的变化呈现出一个正弦曲线关系,尤其在坡地地带表现得最为明显,(iii)平面拟合方法在一定程度上可以认为是坐标旋转法的简化形式,在各向均匀或有规律变化的下垫面使用效果比较好,但是该方法对下垫面起伏不规则的森林站点而言并不适合,

关键词 涡度相关 通量校正 非平坦地面  坐标变换 ChinaFLUX