中亞熱帶人工林碳水通量貢獻區(qū)的評價研究.pdf

1、目錄m^iAbstractII第一章陸地生態(tài)系統(tǒng)碳水通量貢獻區(qū)的研究進展11.1通量貢獻區(qū)的基本概念11.2通量貢獻區(qū)模型的分類31.2.1解析模型31.2.2拉格朗日隨機模型41.2.3大渦模擬41.2.4閉合模型51.2.5通量貢獻區(qū)模型間的驗證比較51.3通量貢獻區(qū)的影響因素分析51.3.1觀測高度對通量貢獻區(qū)的影響51.3.2空氣動力學(xué)粗糖度對通量貢獻區(qū)的影響61.3.3大氣穩(wěn)定度對通量貢獻區(qū)的影響61.4通量貢獻區(qū)的應(yīng)用研究7

2、1.4.1評價渦度協(xié)方差數(shù)據(jù)質(zhì)量71.4.2指導(dǎo)實驗設(shè)計81.4.3評價通量貢獻區(qū)氣候區(qū)81.4.4提高計算區(qū)域尺度GPP的準(zhǔn)確性81.4.5確定非惰性痕量氣體的空間分布81.4.6研究城市C02的交換91.4.7研究能量平衡的閉合問題91.5本研究的研究目的、方法、內(nèi)容及主要結(jié)論91.5.1研究的目的91.5.2研究方法及技術(shù)路線101.5.3研究內(nèi)容121.5.4研究成果與結(jié)論12第二章研究區(qū)域與研究方法142.1研究區(qū)域概況142

3、.1.1千煙洲試驗區(qū)概況142.1.2渦動協(xié)方差和常規(guī)氣象觀測系統(tǒng)概述152.2研究方法172.2.1FSAMKM和H模型通量貢獻區(qū)模型172.2.2通量貢獻區(qū)氣候區(qū)的研究方法202.2.3數(shù)據(jù)處理方法212.2.4三模型敏感度比較方法及數(shù)據(jù)確定232.3本章小結(jié)24第三章三種模型對空氣動力學(xué)粗槌度、大氣穩(wěn)定度和觀測高度的敏感性比較分析253.1FSAM模型的敏感性分析253.1.1穩(wěn)定度對FSAM模型的影響253.1.2空氣動力學(xué)粗糙

4、度對FSAM模型的影響263.1.3觀測高度對FSAM模型的影響27I摘要渦度協(xié)方差技術(shù)是直接觀測植被與大氣間co2和水汽通量的微氣象學(xué)技術(shù)，其空間代表性從幾十米到幾千米。從微氣象學(xué)角度而言，在地勢平坦冠層均質(zhì)且廣闊的通量觀測點所獲得的碳水通量觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量是最值得信賴的。目前，中國區(qū)域基于渦度協(xié)方差技術(shù)的碳水通量觀測點已經(jīng)超過100個，但是絕大部分通量觀測點都設(shè)置在高大森林、非平坦地形、斑塊狀冠層等非理想的條件下。定量評價基于渦度協(xié)方差

5、技術(shù)的碳水通量數(shù)據(jù)的空間代表性即通量貢獻區(qū)是正確理解數(shù)據(jù)所代表的生態(tài)學(xué)意義的基礎(chǔ)。本研究以中國陸地生態(tài)系統(tǒng)通量觀測研究網(wǎng)絡(luò)(ChinaFLUX)千煙洲中亞熱帶紅壤丘陵區(qū)人工林通量站為實驗平臺，以2003年2倍和3倍冠層高度的開路渦度協(xié)方差系統(tǒng)的碳水通量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以FSAM、KM和H通量貢獻區(qū)模型為主要技術(shù)手段，綜合對比分析了三種解析通量貢獻區(qū)模型間的共性與差異，深入探討了千煙洲中亞熱帶人工林碳水通量貢獻氣候區(qū)的季節(jié)變化特征。主要得到以

6、下幾方面的結(jié)論：1)觀測高度變化影響FSAM、KM和H模型間通量貢獻區(qū)面積間的差異，粗糙度變化影響模型間側(cè)向積分通量貢獻區(qū)最大值間的差異，穩(wěn)定度變化對模型間的通量貢獻區(qū)面積^ajax都有影n向。2)因為參數(shù)化方法不同，同一參數(shù)計算結(jié)果不同，形成FSAM模型與KM模型間計算結(jié)果的差異；因為建模方式的不同形成了H模型與FSAM、KM模型間計算結(jié)果的差異。H模型偏經(jīng)驗性，F(xiàn)SAM和KM模型偏機理。H模型是以一中性條件下的通量貢獻區(qū)模型為基礎(chǔ)，

7、運用回歸分析給出兩個隨大氣穩(wěn)定度變化而變化的參數(shù)，而FSAM模型和KM模型分別以二維平流擴散方程和K理論為基礎(chǔ)建立模型。3)千煙洲通量貢獻區(qū)大小為：當(dāng)觀測高度為23m時，最近點a大小為10^Wm，最遠點e為780—1480m，側(cè)風(fēng)方向距離d為190—310m通量貢獻區(qū)面積為0.23~0.7km2。側(cè)向積分通量貢獻區(qū)最大值為7X10“4—5.9X10—3m—1，其Xmax為60—150m當(dāng)觀測高度為39m吋，最近點a大小為40~120m，

8、最遠點e為1560—3720m，側(cè)風(fēng)方向距離d為320~620m通量貢獻區(qū)面積為0.8—3.5km2。側(cè)向積分通量貢獻區(qū)最大值二為2X10“4—2.7X10—3m“1，其Xmax為140—580m。4)隨著季節(jié)變化2003年千煙洲90%通量貢獻氣候區(qū)面積大小為：當(dāng)觀測高度為23m時，春季通量貢獻氣候區(qū)的面積為0.51—0.80km2夏季通量貢獻氣候區(qū)的面積為0.50—0.78km2秋季通量貢獻氣候區(qū)的面積為0.32~0.53km2冬季通