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2024-08

涡动相关(EC)法是NH3/N2O通量原位无扰动高频观测的最优方法

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1. 箱法(Chamber Method)

 

含义:

箱法是一种通过将气体样品收集在密闭或半密闭的空间(称为“箱体”或“室”)中,测量气体浓度随时间的变化来计算气体通量的方法。通常分为静态箱法和动态箱法两种。

 

静态箱法:箱体固定在地面或其他表面上,封闭一定体积的空气,然后测量气体浓度随时间的变化。

动态箱法:通过空气循环系统不断更新箱体内的气体,从而测量气体浓度变化。

 

优势:

简单易用:设备简单,操作容易,适用于各种场地。

高灵敏度:能够检测低浓度气体,尤其适合痕量气体的测量。

局部测量:适合小范围、高精度的局部通量测量,如土壤、植物或水体的气体交换。

 

劣势:

代表性差:由于测量范围有限,结果可能无法代表大尺度区域的整体通量。

扰动效应:箱体可能改变气体交换的自然状态,影响测量结果。

间歇性测量:通常为短时间测量,不适合长期连续监测。

 

应用:

土壤呼吸、植被蒸腾、湿地甲烷排放、小水体气体通量等研究。

 

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2. 梯度法(AGM - Automated Gradient Method)

 

含义:

梯度法通过测量不同高度或位置处的气体浓度梯度,结合风速等气象参数,计算气体通量。AGM系统自动化程度高,可以持续、实时地采集气体浓度梯度数据。

 

优势:

连续监测:适合长时间、持续监测气体通量。

适用多种环境:适用于平坦地形、大气边界层等多种场景的气体通量测量。

自动化操作:数据采集和处理自动化程度高,减少了人为误差。

 

劣势:

数据复杂性:梯度法计算通量涉及气象参数的综合分析,数据处理复杂。

环境依赖性强:对风速、稳定性、地形等环境因素敏感,可能影响测量精度。

 

应用:

大气污染扩散研究、温室气体通量监测、边界层气体交换研究。

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3. 涡度协方差法(EC - Eddy Covariance Method)

 

含义:

涡度协方差法是一种直接测量大气和地表之间气体通量的方法。通过高频测量垂直风速和气体浓度的协方差,计算气体通量。该方法被广泛用于生态系统、气候变化和大气研究中。

 

优势:

原位、无扰动测量:在自然环境中测量气体通量,不干扰生态系统。

大尺度应用:适合大尺度生态系统,如森林、湿地、农田等的气体通量监测。

长期连续监测:能够进行长时间的连续监测,捕捉季节性或年际变化。

 

劣势:

设备昂贵:仪器设备成本高,维护复杂。

数据处理复杂:需要高频数据采集和复杂的数据处理技术。

地形限制:在复杂地形或不均匀表面上,测量结果可能不准确。

 

应用:

生态系统碳通量监测、温室气体排放研究、气候变化影响评估。

 

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对比总结

箱法适用于局部小范围的精确测量,但存在扰动效应和代表性不足的问题,主要用于土壤和植被等小尺度研究。

梯度法适合大气边界层等较大范围的气体通量测量,尤其在自动化和连续监测方面具有优势,但数据处理复杂且依赖于环境条件。

涡度协方差法则是研究大尺度生态系统气体交换的标准方法,尽管设备和数据处理成本高,但其无扰动、连续的测量特性使其在长期生态系统研究中不可替代。

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