非理想涡流位点的 CO₂通量测量

所提出的协议在波兰目前重新造林的风投地点,在非典型地点使用涡差差法,适用于总面积有限的所有类型的短冠生态系统。详细介绍了测量现场设置规则、通量计算和质量控制以及最终结果分析。

该协议是涡流协方差站点设置和从零开始测量性能的分步描述，可以成功地应用于空间有限的生态系统。我们认为，该协议更容易认识到，然而，严格的要求需要得到满足。协方差技术也可以令人满意地应用于非理想位置。

一旦以可视形式呈现，该协议就可以作为非专家被迫或愿意使用涡流协方差技术的第一个和相对容易的选择。首先，在高度图上，选择相对均匀平坦地形的测量地点位置，以满足 EC 方法的基本要求。选择无障碍物的位置，并确保要调查的区域在每个方向上至少延伸 100 倍于要放置的传感器的高度。

在现场，使用风速计调查一年的风向，或分析来自最近的气象站的数据。决定使用哪个 EC 系统。如果电源没有限制或恶劣环境中，打开功耗较低的路径红外气体分析仪，或者使用短进气管打开闭路分析仪。

在现场，放置一个带垂直杆的三脚架，将 EC 系统安装在顶部。将红外气体分析仪和 3D 声波测角仪彼此靠近。将声波测雨仪放置到完全垂直的位置。

稍微倾斜气体分析仪，使雨水轻松耗尽。将仪器提升到从土壤表面的两倍于树冠高度的高度，以及至少比顶篷顶部高出一米半到两米的高度。避免在EC系统附近安装任何不必要的元件，因为这可能会扭曲气流。

对于进一步的计算和通量分析，同时测量一些辅助变量，包括至少空气和土壤温度、空气的相对湿度、光合作用光子通量密度、传入太阳辐射和降水。要计算二氧化碳通量，请使用市售的免费软件 EddyPro，该软件包括 EC 通量计算的校正应用。首先，创建一个新项目，然后在项目信息选项卡中指定原始数据文件格式并选择元数据文件。

转到通量信息选项卡，选择数据集和输出目录，指定原始文件名格式，并检查通量计算的项列表。然后，转到处理选项选项卡并选择原始数据处理设置。选择旋转方法以校正风速计的测量值，从而考虑声风速计与局部风速流线线的任何不对齐。

勾选非交易异构位置的第一个平面拟合方法。选择 012 类型的标记策略。选择对测量通量的影响区域的首选足迹方法。

保持所有其他设置不变。单击在高级模式下运行，在末尾开始通量计算。创建包含通量计算软件和辅助测量结果的电子表格。

使用电子表格中的过滤工具过滤在恶劣天气条件和仪器故障期间测量的二氧化碳通量。对于封闭式路径分析仪，请检查平均信号强度值。然后，标记并丢弃使用 ASS 测量的所有通量，其测量值低于仪器手册中建议的 60% 阈值。

丢弃在 P 大于或等于 0.1 毫米的任何降雨事件期间测量的通量。为了考虑涡流协方差方法应用的不适当条件，请丢弃质量差的通量数据，在常见结果文件中二氧化碳标记值大于一个。使用输出文件中给出的夜间周期指示器（日间等于零）来过滤夜间测量的二氧化碳通量值。

根据相应的摩擦速度值绘制夜间二氧化碳通量，并找到这些通量停止增加的 U 星值。将获得的值标记为摩擦速度阈值，以用作测量湍流条件不足的情况。从数据集中丢弃所有 U 星值小于阈值的二氧化碳通量，表示湍流不足。

现在，绘制风上升的地图调查区域为通量空间代表性约束。根据对跨风综合足迹的估计，选择 70% 作为空间受限站点用于进一步分析的概率。接下来，以相同的方式定位地图和风，并使用北向作为指示器，检查感兴趣区域的任何方向是否有障碍，例如其他类型的生态系统，并标记它们为不具有代表性的。

选择最代表测量地点的风向扇区和足迹值，检查尺寸，并指定最大长度。筛选出不符合这两个要求的通量值。要对二氧化碳数据进行间隙填充，从三个基本组（基于过程的方法、统计方法和神经网络的使用）中选择质量检查二氧化碳通量间隙填充和分段吸收和呼吸的方法。

协议最薄弱的一点是间隙填充和通量分区描述，因为建议的方法是由其他专家单独开发的，并且只作为建议的技术在这里实现。基于流程的方法的一个例子来自FLUXNET加拿大研究网络。为了填补空白，不仅在二氧化碳，而且在其他易Flux值，如合理和潜在的热量，以及在重要的气象元素，使用REddyProc在线工具，这也是作为R软件包。

接下来，例如，在 R 软件中，计算所有填补了缺口的二氧化碳通量（包括净生态系统生产、生态系统总产量和生态系统呼吸）的每日、每月和年度总计。TLEN 1 站点区域背景上的风玫瑰图显示所选风向的蓝阴影多边形，其中的红色阴影多边形显示为半径为 200 米的圆的扇区，表示磁通足迹的最大可接受程度。此图显示了 TLEN 1 风投场一年净生态系统生产通量测量的过滤过程结果。

由于不利的天气条件和仪器故障，丢弃的数据点数量最小。虽然质量保证协议的最后一部分考虑到磁通量空间代表性限制，最终数据覆盖率只有欧共体测量的所有原始净生态系统生产通量的1/3。基于过程的方法的净生态系统生产通量、填充缺口和统计方法之间的关系显示了一种简单的线性回归，表明一般来说，这两种技术是可比的，因此可用于净生态系统生产通量填补了缺口。通过这两种方法，还从分治过程中获得了每日生态系统呼吸通量总量。

必须记住，在非理想站点进行数据过滤和质量控制的关键步骤之一是评估测量的通量的空间代表性。