黄土塬区通量数据的质量评价及空间代表性研究

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黄土塬区通量数据的质量评价及空间代表性研究

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毕业论文范文题目：黄土塬区通量数据的质量评价及空间代表性研究，论文范文关键词：黄土塬区通量数据的质量评价及空间代表性研究
黄土塬区通量数据的质量评价及空间代表性研究毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：涡动相关法作为一种直接测定地气间碳通量以及水热通量的观测方法,可以为研究生态系统碳源/汇时空格局以及物质与能量传输过程提供重要的数据资料。目前,涡动相关法已经逐步发展成为国际通量网等研究机构通量观测的标准方法,在全球范围内得到了广泛的应用。与此同时,由于涡动相关技术的复杂性和各通量站点环境因子的不确定性,该方法在实际应用上还存在一些问题。本文主要针对涡动相关法获得的通量数据的处理方式、质量控制、质量评价以及通量数据的空间代表性等问题进行探讨,以期建立一套适合以长武黄土高原农业生态试验站(长武站)为典型代表的黄土高塬沟壑区的通量数据处理流程和相关校正方法的规范,并对通量数据及结果做出初步质量评价,对长武涡动相关系统的通量源区进行分析。主要研究结论如下:(1)长武站涡动相关系统自带的通量处理程序可以完成碳和水热通量的初步计算,但由于缺少野点去除、倾斜校正等必要的质量控制模块,其结果精度不高,可信度较差,不能满足（此处忽略..）后续研究的需要。为提高通量结果的精度,需要在原有数据的基础上进行资料的再处理。本研究利用EddyReprocessing的方法建立了一套数据处理规范,包括原始二进制湍流资料的输入和CO2通量、水热通量、摩擦风速的u*、稳定度参数等重要结果的输出。该流程还包含通量数据质量控制等相关功能模块,包括野点去除、倾斜校正、超声虚温校正、密度效应校正等。引用均方差根RMSD和平均百分比误差MAPD两个指标来探讨校正前后各通量值的变化。结果表明,在30min时间窗口内,各湍流信号野点数不超过0.2%(,N=18000)。CO2通量野点去除前后RMSD和MAPD分别为0mg/(m~2·s)和3%。潜热通量野点去除前后RMSD和MAPD分别为0.056W/m~2和4%,显热通量野点去除前后RMSD和MAPD分别为0.073W/m~2和7.5%。在较短时间序列内,野点对各信号和通量结果的影响较小。同时说明长武站涡动相关系统仪器运行较好,日常维护较到位。采用了二次坐标轴旋转、三次坐标轴旋转（本文此处忽略..）和平面拟合三种倾斜校正方法对通量结果进行质量控制。与原始通量结果的对比分析表明,倾斜校正对CO_2通量、潜热通量和摩擦风速(动量通量)影响较大,MAPD_(max)为75.3%,MAPDmin为4.6%。但对于显热通量来说,倾斜校正对结果影响相对较小,MAPD_(max)为5.6%,MAPDmin为1.4%。对于同一通量结果来说,坐标轴旋转法的校正(项)值比平面拟合法大,这是由于坐标轴旋转法存在“过量旋转”的原因所致。从能量闭合评价的角度考虑,平面拟合法更适合长武站的倾斜校正过程。经过密度效应校正(WPL)后潜热通量和CO_2通量均增大,校正前后潜热通量和CO_2通量的MAPD分别为13.3%和44.6%,RMSD分别为4.01W/m~2和0.108mg/(m~2·s),对于实际值较小的CO2通量来说,密度效应校正对其结果影响较大。对于长武站显热通量来说,超声虚温修正后其值减小,RMSD为2.238W/m2,MAPD为3.1%。密度效应校正和超声虚温校正对通量结果的影响不可忽略。(2)运用湍流运动特征分析和摩（略..）擦风速阈值检验的方法对长武站通量资料进行初步质量评价。功率谱和协谱分析表明,三维风速、超声虚温、CO2浓度和H2O浓度的功率谱在惯性副区内基本满足-2/3次方定律;垂直风速w与水平风速u、超声虚温Ts、CO2浓度和H2O浓度的协谱基本满足-4/3次方定律。研究中所选取的通量数据通过了湍流谱特征检验,说明长武站涡动相关系统的频率响应能力及周边气象要素能够满足湍流测定的要求。对摩擦风速阈值的检验确定本站其值为0.15m/s~(-1),摩擦风速低于这一阈值条件时的各通量观测结果都可能偏低,应当对其计算结果进行适当的插补和校正。(3)利用FSAM(FluxSourceAreaModel)模型,对长武站涡动相关系统2004～2005年冬小麦生育期内的通量数据的空间代表性进行了研究。分析表明,在90%贡献率水平下,整个冬小麦各生育期内通量源区范围变化明显,通量贡献最大点在距离观测点7.7～36.2m范围内变化。在盛行风向上,通量源区离观测点最近点为3.3m,最远点可达172.8m;在侧风向（本文此处忽略..）上,通量源区在38.1～128.4m范围内变化。不同观测高度的对比研究表明,观测高度从1.86m增加到12.17m,盛行风向上源区距观测点最远距离从172.8m增加到1555.2m;在侧风向上则从123.2m增加到665.8m,通量源区范围随高度的增加而增大。大气稳定度对通量贡献源区影响很大,在大气稳定状态下,通量源区面积最大,距观测点最远距离达到135.3m;中性条件下次之,为101.7m;在不稳定条件下面积最小,为36.3m。同一日内,夜晚源区面积较白天大。在日和季尺度上,大气稳定度是影响通量源区范围的一个重要因素。

以上为本篇毕业论文范文黄土塬区通量数据的质量评价及空间代表性研究的介绍部分。

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