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基于涡动协方差的蒸散测量

点击次数:74 发布时间:2021-01-23

背景概述

 

       2020年9月,我国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。这不仅是我国积极应对地球变暖的国策,也是基于科学论证的国家战略。对地球变暖的影响,我们正在经历洪水、干旱、森林火灾和海平面上升等一系列灾害性天气气候事件。地球平均气温正以飞快速度上升。2224。但是大气中的水汽,在探索其对气候变化影响的研究中,始终未给予足够的重视。实际上水汽是大气中最重要的温室气体的60%-70%。

生物圈中最大的物质流动是水的循环(Chahine, 1992)。土壤和水体表面的水会通过蒸发发生转移,蒸腾作用会使植物中的水分通过气孔流失,这两个过程代表了水向大气转移的最大运动,统称为蒸散发或简称为蒸散(Evapotranspiration, ET)在地球范围内,约有65%的陆面降水通过蒸散返回大气(Trenberth,2007)。蒸散对于水资源管理,濒危物种保护,分析干旱,洪水,野火和其他自然灾害的成因非常重要。此外,从能量的潜热通量考虑,蒸散消耗了地球表面吸收的约50%的太阳辐射(Trenberth,2009)。这会影响地方,区域和地球范围内的气候,水文和温室效应

<span font-size:15px;background-color:rgba(169,="" 196,="" 217,="" 0.33);"="" style="box-sizing: border-box; padding: 0px; margin: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: &quot;Microsoft yahei&quot;, Arial; font-size: 14px; text-align: justify;">HT-1800是测量蒸散量的选择,因为空气可以自由移动并通过其开放的测量空间,而且可以避免水汽的吸附效应。开路测量的另外一个好处是省掉了气体采样泵的功耗,只需太阳能电池驱动即可在稳定的条件下运行。HealthyPhoton即将推出专为涡动协方差设计的新型HT1800开路式水汽分析仪。自从推出HT8700E开路式氨分析仪以来,我们在涡动协方差测量领域的仪器开发和应用中逐渐积累了经验。我们的新型HT1800水汽分析仪具有开放光路配置,可直接测量大气中的水汽含量,同时确保高精度和高频特性。该仪器完全满足涡动协方差的测量要求,具备20Hz频率的高速信号输出。值得一提的是,水汽(或潜热通量)测量在针对于其他种类气体的通量分析和校正中也是必不可少的。

 

 

 图三:HT-1800近景

 

 

HT1800的特点

•成本低,易于批量组网,建设区域通量观测网格 

•开放路径配置,测量频率高达20Hz 

•不受二氧化碳(CO2)和其他气体分子的干扰 

•低功耗(10 W),可由太阳能电池板驱动

对于超声风速仪,可以从以下制造商处获得兼容的风速仪,包括Gill®,Campbell Scientific®,Metek®,RM Young®,和Kaijo-Denki®。

 

数据处理软件

迄今为止,有许多软件程序可以用于处理涡动协方差数据并得出诸如潜热,显热通量,动量和气体通量等结果。这些程序在复杂程度,灵活性,允许使用的仪器和变量,帮助系统和用户支持等方面差异很大。一些程序是开源软件,而其他程序则是闭源代码或专有软件。其中包括专业的商业软件,如EddyPro®;开源免费软件,如ECO2S和ECpack;免费的开源代码软件包,如EddyUH,EdiRe,TK3,Alteddy和EddySoft等。