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ChinaFLUX CO2通量数据处理系统与应用 被引量:82
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作者 李春 何洪林 +5 位作者 刘敏 苏文 伏玉玲 张雷明 温学发 于贵瑞 《地球信息科学》 CSCD 2008年第5期557-565,共9页
CO2通量观测数据的规范处理及其高质量数据产品的发布,是CO2通量及其相关领域研究的前提和基础。为解决目前通量观测数据处理工作中存在的过程繁琐、方法不统一、处理不及时等问题,本研究以MATLAB为开发工具,利用其强大的数学计算功能... CO2通量观测数据的规范处理及其高质量数据产品的发布,是CO2通量及其相关领域研究的前提和基础。为解决目前通量观测数据处理工作中存在的过程繁琐、方法不统一、处理不及时等问题,本研究以MATLAB为开发工具,利用其强大的数学计算功能和可视化GUI技术,集成目前主要的通量数据处理方法,开发了一套具有自主知识产权的中国通量网(ChinaFLUX)通量观测数据处理系统。该系统的处理对象为30min的CO2通量观测数据,其主要处理步骤包括湍流通量计算、观测数据的质量控制/质量保证、缺失观测数据的插补,以及不同时间尺度下碳交换量的分解和计算等。该系统自动化程度高、可视化程度强,为ChinaFLUX通量观测数据处理及服务提供了一个良好的平台。 展开更多
关键词 通量观测数据处理系统 chinaflux MATLAB 规范化
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中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的主要进展及发展展望 被引量:86
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作者 于贵瑞 张雷明 孙晓敏 《地理科学进展》 CSCD 北大核心 2014年第7期903-917,共15页
基于微气象学理论的涡度相关通量观测技术实现了对生态系统尺度的生产力、能量平衡和温室气体交换等功能和过程的直接测定,特别是全球尺度通量塔观测网络的联合观测是实现从生态现象观察和生态要素观测跨越到全球尺度生态系统功能状态... 基于微气象学理论的涡度相关通量观测技术实现了对生态系统尺度的生产力、能量平衡和温室气体交换等功能和过程的直接测定,特别是全球尺度通量塔观测网络的联合观测是实现从生态现象观察和生态要素观测跨越到全球尺度生态系统功能状态变化观测的重大突破。本文回顾了中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的创建及发展历程,系统介绍了ChinaFLUX的科学目标和设计理念、观测技术体系、观测数据的标准化处理及长期积累;综合评述了ChinaFLUX在陆地生态系统碳—氮—水的收支评估和交换过程的环境响应、碳通量时空格局及其形成机制等方面所取得的主要研究进展。最后,在探讨未来全球尺度通量塔观测网络发展趋势的基础上,提出了ChinaFLUX的主要发展方向、关键科学问题与未来工作重点,为中国通量观测研究事业的进一步发展提供理论参考。 展开更多
关键词 涡度相关 碳氮水通量 耦合循环 生态预测 协同观测 chinaflux
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中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的研究进展及其发展思路 被引量:63
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作者 于贵瑞 伏玉玲 +2 位作者 孙晓敏 温学发 张雷明 《中国科学(D辑)》 CSCD 北大核心 2006年第A01期1-21,共21页
涡度相关技术经过长期的理论发展和技术进步,已经成为直接测定陆地生态系统与大气间的CO2和水热通量的重要方法.随着涡度相关通量观测在全球范围内的广泛开展,各区域、国家以及国际通量观测研究网络(FLUXNET)也应运而生.在过去10年里... 涡度相关技术经过长期的理论发展和技术进步,已经成为直接测定陆地生态系统与大气间的CO2和水热通量的重要方法.随着涡度相关通量观测在全球范围内的广泛开展,各区域、国家以及国际通量观测研究网络(FLUXNET)也应运而生.在过去10年里,通量观测研究在探讨全球陆地生态系统碳循环和水循环过程及环境控制机理、揭示陆地生态系统碳收支的时空格局、寻找“未知碳汇”等方面取得了显著的成果,也为资源、生态和环境等科学领域的国际交流创造了理想的合作研究平台.随着通量观测研究的不断深入,今后国际通量界将加强引进和开发新的观测技术,扩展通量观测的应用领域,尝试运用通量观测数据来协助研究有关生物地理学、生物地球化学、生态水文学、气象/气候学、遥感和全球碳循环模型等领域的科学问题.中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)是FLUXNET的重要组成部分,经过3年多的连续观测和研究已在涡度相关通量观测技术和方法、典型陆地生态系统碳水交换过程及其环境响应机理、生态系统碳水通量模型开发等方面取得了一系列重要进展.研究发现中国的主要森林生态系统在2003~2005年度都为大气CO2的汇,青藏高原上的高寒草甸生态系统也表现为较弱的碳汇,而封育的内蒙古半干旱羊草草原却表现为弱的碳源;在大的空间尺度上,温度和水分是决定陆地生态系统碳收支的关键环境因子.ChinaFLUX的发展思路拟以典型生态系统通量的联网观测与陆地样带研究相结合为技术途径,开展多尺度、多过程、多途径、多学科的综合集成观测,重点探讨生态系统的水、碳、氮循环过程机理及其耦合关系. 展开更多
关键词 chinaflux 涡度相关 通量观测 陆地生态系统碳收支 FLUXNET
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中国通量网(ChinaFLUX)夜间CO_2涡度相关通量数据处理方法研究 被引量:41
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作者 朱治林 孙晓敏 +3 位作者 温学发 周艳莲 田静 袁国富 《中国科学(D辑)》 CSCD 北大核心 2006年第A01期34-44,共11页
利用涡度相关方法连续观测的结果来估算陆地生态系统碳收支“真值”的工作,越来越引人注目.但是在后期的数据(特别是夜间观测数据)处理过程中,涡度相关方法会出现许多的不确定性问题.目前在世界范围内,用涡度相关方法测定的有效和可... 利用涡度相关方法连续观测的结果来估算陆地生态系统碳收支“真值”的工作,越来越引人注目.但是在后期的数据(特别是夜间观测数据)处理过程中,涡度相关方法会出现许多的不确定性问题.目前在世界范围内,用涡度相关方法测定的有效和可靠的夜间CO2通量数据占所有夜间数据的比例很低(通常低于50%).因此,夜间CO2通量数据的处理以及分析其对生态系统碳收支估算的影响是一个非常关键的问题.简要分析和讨论了用涡度相关方法观测的夜间CO2通量数据失真的可能原因,介绍了目前国际上处理夜间CO2通量数据所采用的理论和一般方法,并结合中国通量网(ChinaFLUX)部分台站的观测数据,提出了一种可以根据夜间CO2通量与摩擦风速的相关关系来客观确定摩擦风速阈值的方法——平均值检验法(AVT),并以禹城站和长白山站数据为例,分析讨论了不同夜间数据处理方法对夜间CO2通量产生的影响.最后还在查阅相关文献的基础上,对ChinaFLUX不同台站的数据插补方法和经验方程进行了汇总. 展开更多
关键词 chinaflux 涡度相关 夜间CO2通量 数据校正
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中国通量观测网络(ChinaFLUX)通量观测空间代表性初步研究 被引量:23
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作者 米娜 于贵瑞 +1 位作者 温学发 孙晓敏 《中国科学(D辑)》 CSCD 北大核心 2006年第A01期22-33,共12页
涡度相关系统的观测结果可以代表发生在特定表面或某一部分表面的物理过程.这样,由点到面的空间代表性就成为通量观测中不可忽视的问题.运用FSAM模型结合实际观测数据对中国通量网各站通量观测的空间代表性做了初步的分析研究.结果表... 涡度相关系统的观测结果可以代表发生在特定表面或某一部分表面的物理过程.这样,由点到面的空间代表性就成为通量观测中不可忽视的问题.运用FSAM模型结合实际观测数据对中国通量网各站通量观测的空间代表性做了初步的分析研究.结果表明:随着大气稳定度的增强、观测高度的升高和下垫面粗糙度的减小,通量贡献区有被拉长的趋势,且沿上风向逐渐远离观测点。这表明通量观测值所代表的下垫面平均状况的范围有所扩大.对于一个观测点而言,在观测高度和下垫面状况一定的情况下,通量贡献最大点和源权重函数最小点距观测塔的距离受大气稳定度的影响,大气越稳定,通量贡献最大点Smax和源权重函数最小点x1距观测塔的距离(分别为Dmax和Dmin)越大.Dmax和Dmin对下垫面粗糙度和观测高度变化的响应是,随着粗糙度的增加和观测高度的减小,Dmax和Dmin均变小.本研究给出了在不同大气稳定度状况下,对各通量站通量观测值贡献90%时的通量贡献区长度,结合各站点的盛行风向以及通量贡献区对各种影响因素响应规律的分析,使我们对各通量站点通量观测的空间代表性形成了初步的认识.本研究虽然仅可做为实际应用中的参考,但其结果可为通量观测数据的质量控制,解释通量数据不确定性产生的原因提供一定的理论依据. 展开更多
关键词 涡度相关技术 通量贡献区 源权重函数 chinaflux
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基于人工神经网络的ChinaFLUX观测站CO_2模拟研究通量 被引量:8
6
作者 何洪林 于贵瑞 +2 位作者 张雷明 孙晓敏 苏文 《中国科学(D辑)》 CSCD 北大核心 2006年第A01期234-243,共10页
涡度相关技术的发展,为准确获取区域尺度的CO2通量分布格局提供了数据基础.但由于涡度相关技术自身的局限性,需要利用模型模拟作为获取区域CO2通量的重要手段.可是CO2通量和其他微气象变量之间的非线性关系给模拟CO2通量的时空动态变... 涡度相关技术的发展,为准确获取区域尺度的CO2通量分布格局提供了数据基础.但由于涡度相关技术自身的局限性,需要利用模型模拟作为获取区域CO2通量的重要手段.可是CO2通量和其他微气象变量之间的非线性关系给模拟CO2通量的时空动态变化带来了一定的困难.人工神经网络模型为模拟CO2通量与其他微气象变量的非线性关系提供了一种新的手段.在ChinaFLUX三个不同类型(农田、森林、草地)生态系统中,基于2003年6~8月的半小时涡度相关观测数据,采用BP人工神经网络模型,以能量通量(净辐射、潜热、显热和土壤热通量)以及温度(空气温度、土壤温度)和表层土壤水分作为输入变量,模拟了CO2通量的动态变化.结果表明,人工神经网络模型具有较好的模拟结果,其R2系数在0.75与0.866之间.RMSE在0.008μmol/m2与0.012μmol/m2之间,MAE在1.38μmol/m2与3.60μmol/m2之间,其中农田和森林生态系统的模拟精度略高于草地生态系统.其次,通过比较土壤水分要素是否参与模拟的结果表明,在生长季期间,不存在土壤水分胁迫的情况下,土壤水分的参与并不能显著提供模型模拟的精度.最后,应用连接权重方法进行了神经网络模型不同输入变量的重要性分析,指出神经网络模型不完全是一个黑箱模型,也可以有效地揭示出某些机理性现象.该研究证明,神经网络模型不仅可以有效地模拟CO2通量,也可以揭示出一些机理现象,为通过涡度相关观测与遥感反演技术的集成途径,利用已获取的区域尺度能量通量数据,模拟分析区域尺度的CO2通量分布格局提供了一种有效的方法. 展开更多
关键词 chinaflux BP人工神经网络 CO2通量 能量通量 因子重要性分析
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Energy balance closure at ChinaFLUX sites 被引量:52
7
作者 LI Zhengquan, YU Guirui, WEN Xuefa, ZHANG Leiming, REN Chuanyou & FU Yuling Chinese Ecosystem Research Network Synthesis Research Center, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2005年第z1期51-62,共12页
Network of eddy covariance observation is measuring long-term carbon and water fluxes in contrasting ecosystems and climates. As one important reference of independently evaluating scalar flux estimates from eddy cova... Network of eddy covariance observation is measuring long-term carbon and water fluxes in contrasting ecosystems and climates. As one important reference of independently evaluating scalar flux estimates from eddy covariance, energy balance closure is used widely in study of carbon and water fluxes. Energy balance closure in ChinaFLUX was evaluated by statistical regression of turbulent energy fluxes (sensible and latent heat) against available energy (net radiation, soil heat flux, canopy heat storage) and the energy balance ratio (EBR) and the frequency distribution of relative errors of energy balance (δ). The trends of diurnal and seasonal variation of energy balance in ChinaFLUX were analyzed. The results indicated that the imbalance was prevalent in all observation sites, but there were little differences among sites because of the properties variation of sites. The imbalance was greater during nocturnal periods than daytime and closure was improved with friction velocity intensifying. Generally the results suggested that estimates of the scalar turbulent fluxes of sensible and latent heat were underestimated and/or that available energy was overestimated. Finally, we discussed certain factors that are contributed to the imbalance of energy, such as systematic errors associated with the sampling mismatch, systematic instrument bias, neglected energy sinks, low and high frequency loss of turbulent fluxes and advection of heat and water vapor. 展开更多
关键词 ENERGY balance chinaflux EDDY COVARIANCE technique.
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Recent progress and future directions of ChinaFLUX 被引量:30
8
作者 YU Guirui , FU Yuling, SUN Xiaomin, WEN Xuefa & ZHANG Leiming Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China School of Earth Sciences, Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2006年第S2期1-23,共23页
The eddy covariance technique has emerged as an important tool to directly measure carbon dioxide, water vapor and heat fluxes between the terrestrial ecosystem and the atmosphere after a long history of fundamental r... The eddy covariance technique has emerged as an important tool to directly measure carbon dioxide, water vapor and heat fluxes between the terrestrial ecosystem and the atmosphere after a long history of fundamental research and technological developments. With the realization of regional networks of flux measurements in North American, European, Asia, Brazil, Australia and Africa, a global-scale network of micrometeorological flux measurement (FLUXNET) was established in 1998. FLUXNET has made great progresses in investigating the environmental mechanisms controlling carbon and water cycles, quantifying spatial-temporal patterns of carbon budget and seeking the "missing carbon sink" in global terrestrial ecosystems in the past ten years. The global-scale flux measurement also built a platform for international communication in the fields of resource, ecology and environment sciences. With the continuous development of flux research, FLUXNET will introduce and explore new techniques to extend the application fields of flux measurement and to answer questions in the fields of bio-geography, eco-hydrology, meteorology, climate change, remote sensing and modeling with eddy covariance flux data. As an important part of FLUXNET, ChinaFLUX has made significant progresses in the past three years on the methodology and technique of eddy covariance flux measurement, on the responses of CO2 and H2O exchange between the terrestrial ecosystem and the atmosphere to environmental change, and on flux modeling development. Results showed that the major forests on the North-South Transect of Eastern China (NSTEC) were all carbon sinks during 2003 to 2005, and the alpine meadows on the Tibet Plateau were also small carbon sinks. However, the reserved natural grassland, Leymus chinensis steppe in Inner Mongolia, was a carbon source. On a regional scale, temperature and precipitation are the primary climatic factors that determined the carbon balance in major terrestrial ecosystems in China. Finally, the current research emphasis and future directions of ChinaFLUX were presented. By combining flux network and terrestrial transect, ChinaFLUX will develop integrated research with multi-scale, multi-process, multi-subject observations, placing emphasis on the mechanism and coupling relationships between water, carbon and nitrogen cycles in terrestrial ecosystems. 展开更多
关键词 EDDY COVARIANCE flux measurement carbon BUDGET terrestrial ECOSYSTEM FLUXNET chinaflux.
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Study on the processing method of nighttime CO_2 eddy covariance flux data in ChinaFLUX 被引量:29
9
作者 ZHU Zhilin, SUN Xiaomin, WEN Xuefa, ZHOU Yanlian, TIAN Jing & YUAN Guofu Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Model, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2006年第S2期36-46,共11页
At present, using Eddy Covariance (EC) method to estimate the "true value" of carbon sequestration in terrestrial ecosystem arrests more attention. However, one issue is how to solve the uncertainty of obser... At present, using Eddy Covariance (EC) method to estimate the "true value" of carbon sequestration in terrestrial ecosystem arrests more attention. However, one issue is how to solve the uncertainty of observations (especially the nighttime CO2 flux data) appearing in post-processing CO2 flux data. The ratio of effective and reliable nighttime EC CO2 flux data to all nighttime data is relatively low (commonly, less than 50%) for all the long-term and continuous observation stations in the world. Thus, the processing method of nighttime CO2 flux data and its effect analysis on estimating CO2 flux annual sums are very important. In this paper, the authors analyze and discuss the reasons for underestimating nighttime CO2 flux using EC method, and introduce the general theory and method for processing nighttime CO2 flux data. By analyzing the relationship between nighttime CO2 flux and air fraction velocity u., we present an alternate method, Average Values Test (AVT), to determine the thresholds of fraction velocity (u.c) for screening the effective nighttime CO2 flux data. Meanwhile, taking the data observed in Yucheng and Changbai Mountains stations for an example, we analyze and discuss the effects of different methods or parameters on nighttime CO2 flux estimations. Finally, based on the data of part ChinaFLUX stations and related literatures, empirical models of nighttime respiration at different sites in ChinaFLUX are summarized. 展开更多
关键词 EDDY COVARIANCE NIGHTTIME CO2 FLUX data correction chinaflux.
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Correcting method of eddy covariance fluxes over non-flat surfaces and its application in ChinaFLUX 被引量:10
10
作者 ZHU Zhilin, SUN Xiaomin, ZHOU Yanlian, XU Jinping, YUAN Guofu & ZHANG Renhua Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2005年第z1期42-50,共9页
Although Eddy Covariance (EC) technique is one of the best methods for estimating the energy and mass exchanges between underlying surface and atmosphere in micrometeorology, errors and uncertainties still exist witho... Although Eddy Covariance (EC) technique is one of the best methods for estimating the energy and mass exchanges between underlying surface and atmosphere in micrometeorology, errors and uncertainties still exist without necessary corrections. In this paper, we will focus on the effect of coordinate system on the eddy fluxes. Based on the data observed over four sites (one farmland site, one grassland site and two forest sites), the effects of three coordinate system transforming methods (Double Rotation-DR, Triple Rotation-TR and Planar Fit-PF)on the turbulent fluxes are analyzed. It shows that (i) the corrected fluxes are more or less than the uncorrected fluxes, which is related mainly to the sloping degree of surface, wind speed and wind direction; and (ii) pitch angle has a sinusoidal dependence on wind direction, especially in the regular sloping terrain; and (iii) PF method is something like the simplification of TR or DR,and there are not obvious distinctions in correction in sloping grassland and flat farmland, but PF method is not suitable for uneven and irregular forest sites. 展开更多
关键词 EDDY COVARIANCE fluxes unhomogeneous surfaces coordinate transform correction chinaflux.
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A preliminary study for spatial representiveness of flux observation at ChinaFLUX sites 被引量:6
11
作者 Ml Na, YU Guirui, WANG Panxing, WEN Xuefa & SUN Xiaomin Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044, China Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2006年第S2期24-35,共12页
The results of eddy covariance observation system could represent the physical process at certain area of the surface. Thus point-to-area representativeness was of primary interest in flux observation. This research p... The results of eddy covariance observation system could represent the physical process at certain area of the surface. Thus point-to-area representativeness was of primary interest in flux observation. This research presents a preliminary study for flux observation at ChinaFLUX sites by the use of observation data and Flux Source Area Model (FSAM). Results show that the footprint expands and is further away from flux tower when atmosphere becomes more stable, the observation height increases, or the surfaces become smoother. This suggests that the area represented by the flux observation becomes larger. The distances from the reference point to the maximum point Smax and the minimum point x1 of source weight function (Dmax and Dmin, respectively) can be influenced by atmosphere stability which becomes longer when atmosphere is more stable. For more rough surfaces and lower observation point Dmax and Dmin become shorter. This research gives the footprint at level P=90% at ChinaFLUX sites at different atmosphere stability. The preliminary results of spatial representiveness at ChinaFLUX sites were given based on the dominant wind direction and footprint response to various factors. The study also provides some theoretical basis for data quality control and evaluating data uncertainty. 展开更多
关键词 EDDY COVARIANCE method FOOTPRINT source WEIGHT function chinaflux.
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Simulating CO_2 flux of three different ecosystems in ChinaFLUX based on artificial neural networks 被引量:4
12
作者 HE Honglin, YU Guirui, ZHANG Leiming, SUN Xiaomin & SU Wen Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, CERN Synthesis Research Center, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2006年第S2期252-261,共10页
The nonlinearity of the relationship between CO2 flux and other micrometeorological variables flux parameters limits the applicability of carbon flux models to accurately estimate the flux dynamics. However, the need ... The nonlinearity of the relationship between CO2 flux and other micrometeorological variables flux parameters limits the applicability of carbon flux models to accurately estimate the flux dynamics. However, the need for carbon dioxide (CO2) estimations covering larger areas and the limitations of the point eddy covariance technique to address this requirement necessitates the modeling of CO2 flux from other micrometeorological variables. Artificial neural networks (ANN) are used because of their power to fit highly nonlinear relations between input and output variables without explaining the nature of the phenomena. This paper applied a multilayer perception ANN technique with error back propagation algorithm to simulate CO2 flux on three different ecosystems (forest, grassland and cropland) in ChinaFLUX. Energy flux (net radiation, latent heat, sensible heat and soil heat flux) and temperature (air and soil) and soil moisture were used to train the ANN and predict the CO2 flux. Diurnal half-hourly fluxes data of observations from June to August in 2003 were divided into training, validating and testing. Results of the CO2 flux simulation show that the technique can successfully predict the observed values with R2 value between 0.75 and 0.866. It is also found that the soil moisture could not improve the simulative accuracy without water stress. The analysis of the contribution of input variables in ANN shows that the ANN is not a black box model, it can tell us about the controlling parameters of NEE in different ecosystems and micrometeorological environment. The results indicate the ANN is not only a reliable, efficient technique to estimate regional or global CO2 flux from point measurements and understand the spatiotemporal budget of the CO2 fluxes, but also can identify the relations between the CO2 flux and micrometeorological variables. 展开更多
关键词 artificial neural network CO2 chinaflux energy FLUX VARIABLES contribution.
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2000-2010年中国典型陆地生态系统实际蒸散量和水分利用效率数据集 被引量:3
13
作者 郑涵 于贵瑞 +46 位作者 朱先进 王秋凤 张雷明 陈智 孙晓敏 何洪林 苏文 王艳芬 韩士杰 周国逸 赵新全 王辉民 欧阳竹 张宪洲 张扬建 石培礼 李英年 赵亮 张一平 闫俊华 王安志 张军辉 郝彦宾 赵风华 张法伟 周广胜 林光辉 陈世苹 刘绍民 赵斌 贾根锁 张旭东 张玉翠 古松 刘文兆 李彦 王文杰 杨大文 张劲松 张志强 赵仲辉 周石硚 郭海强 沈彦俊 徐自为 黄辉 孟平 《中国科学数据(中英文网络版)》 CSCD 2019年第1期55-68,共14页
蒸散是陆地生态系统水分循环和能量平衡的关键过程,水分利用效率是反映生态系统碳水循环间耦合关系的重要指标,二者在生态学、农学、水文学、气候学等多个学科中均具有重要的应用价值。涡度相关法被认为是现今唯一能直接测量生物圈与大... 蒸散是陆地生态系统水分循环和能量平衡的关键过程,水分利用效率是反映生态系统碳水循环间耦合关系的重要指标,二者在生态学、农学、水文学、气候学等多个学科中均具有重要的应用价值。涡度相关法被认为是现今唯一能直接测量生物圈与大气间物质与能量交换通量的标准方法,已成为生态系统尺度碳水交换通量观测的主要方法。本文通过整合中国陆地生态系统通量观测联盟(ChinaFLUX)的长期观测数据和中国区域其他观测站点基于涡度相关法发表的文献数据,构建了一套中国典型陆地生态系统实际蒸散量和水分利用效率数据集。本数据集共有实际蒸散量数据记录143条、水分利用效率数据记录96条,涉及5种生态系统类型45个生态系统,时间跨度为2000–2010年。本数据集可以为陆地生态系统碳水循环、生态系统管理和评估、全球变化等相关领域的研究提供数据支持。 展开更多
关键词 实际蒸散量 水分利用效率 涡度相关 陆地生态系统 中国 chinaflux
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鼎湖山针阔叶混交林生态系统呼吸及其影响因子 被引量:22
14
作者 王春林 周国逸 +5 位作者 唐旭利 王旭 周传艳 于贵瑞 唐力生 孟泽 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第7期2659-2668,共10页
精确估算典型森林生态系统呼吸(Reco)对评价生态系统碳平衡具有重要意义。采用开路涡度相关法对鼎湖山针阔叶混交林Reco进行定位测定,根据2003~2004年数据采用多种呼吸模型对Reco进行估算并分析Reco对环境要素的响应特征,结果表明:... 精确估算典型森林生态系统呼吸(Reco)对评价生态系统碳平衡具有重要意义。采用开路涡度相关法对鼎湖山针阔叶混交林Reco进行定位测定,根据2003~2004年数据采用多种呼吸模型对Reco进行估算并分析Reco对环境要素的响应特征,结果表明:(1)Reco受土壤温度、湿度和冠层气温、相对湿度共同影响,Reco对环境因子的响应模式存在季节性差异,总体上土壤温度是驱动Reco的主要因子。(2)描述Reco与温度因子的关系模式中,指数方程、Van’tHoff方程、Arrhenius方程和Lloyd-Talor方程,统计意义上具有同等的能力,从温度敏感性指标Q10看,Lloyd-Talor方程比其他方程更适合于描述Reco对温度的响应特征。(3)由土壤温度(Ts)和土壤含水量(Ms)驱动的连乘耦合模型,能综合反映Ts、Ms对Reco的协同作用。在Ms较高时段,连乘模型模拟的Reco高于Tloyd-Taylor方程,而在Ms较低时段连乘模型的结果低于Tloyd-Taylor方程,但二者没有统计意义上的显著差异。(4)鼎湖山混交林2003年Reco年总量,基于白天涡度相关通量观测资料的模型估算结果为1100~1135.6gCm^-2a^-1,比基于夜间通量资料估算结果(921~975gCm^-2a^-1)增加12%~25%。采用白天通量资料估算Reco,对克服夜间涡度相关法通量测定结果偏低问题具有积极意义,为进一步可靠评估净生态系统CO2交换(NEE)奠定方法基础。 展开更多
关键词 鼎湖山 生态系统呼吸 涡度相关 中国通量网
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The Limiting Effect of Deep Soil Water on Evapotranspiration of a Subtropical Coniferous Plantation Subjected to Seasonal Drought 被引量:11
15
作者 TANG Yakun WEN Xuefa +2 位作者 SUN Xiaomin ZHANG Xinyu WANG Huimin 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2014年第2期385-395,共11页
Seasonal drought is a common occurrence in humid climates.The year 2003 was the driest year during the period 1985-2011 in southeastern China.The objective of this study was to elucidate the impact of the exceptional ... Seasonal drought is a common occurrence in humid climates.The year 2003 was the driest year during the period 1985-2011 in southeastern China.The objective of this study was to elucidate the impact of the exceptional drought in 2003,compared with eddy flux measurements during 2004-11,on the dynamics of evapotranspiration (ET) and related factors,as well as their underlying mechanisms,in a subtropical coniferous plantation in southeastern China.It was found that daily ET decreased from 5.34 to 1.84 mm during the intensive drought period and recovered to 4.80 mm during the subsquent recovering drought period.Path analysis indicated that ET was mainly determined by canopy conductance and deep soil water content (50 cm) during the intensive drought and recovering drought periods,respectively.The canopy conductance offset the positive effect of air vapor pressure deficit on ET when suffering drought stress,while the canopy conductance enhanced the positive effect of air temperature on ET during the late growing season.Because the fine roots of this plantation are mainly distributed in shallow soil,and the soil water in the upper 40 cm did not satisfy the demand for ET,stomatal closure and defoliation were evident as physiological responses to drought stress. 展开更多
关键词 chinaflux EVAPOTRANSPIRATION seasonal drought subtropical coniferous plantation
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海北高寒灌丛草甸蒸散量特征 被引量:14
16
作者 郑涵 王秋凤 +1 位作者 李英年 朱先进 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期3221-3228,共8页
蒸散是陆地生态系统水分循环的重要分量,研究典型生态系统的蒸散规律有助于认识水分循环过程,进而为水资源合理利用提供依据.本研究基于涡度相关法研究了2003—2011年海北高寒灌丛草甸生态系统的蒸散量变化特征及水分收支状况.结果... 蒸散是陆地生态系统水分循环的重要分量,研究典型生态系统的蒸散规律有助于认识水分循环过程,进而为水资源合理利用提供依据.本研究基于涡度相关法研究了2003—2011年海北高寒灌丛草甸生态系统的蒸散量变化特征及水分收支状况.结果表明:2003—2011年,研究区蒸散量的季节变化明显,最大值一般出现在生长旺季的7—8月,达4.4—5.7mm·d-1;最小值多出现在1月或12月(0.09±0.04mm·d-1).蒸散量的年际动态明显,为451.3~681.3mm,其中,生长季占70%以上.年蒸散量与年降水量之比的平均值为1.06±0.17,表明该生态系统的年水分收支状况基本平衡,几乎所有的降水都以蒸散的形式消耗. 展开更多
关键词 蒸散 涡度相关法 高寒灌丛草甸 青藏高原 季节变化 年际动态 chinaflux
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仪器的加热效应校正对生态系统碳水通量估算的影响 被引量:7
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作者 朱先进 于贵瑞 +4 位作者 王秋凤 张弥 韩士杰 赵新全 闫俊华 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期487-493,共7页
涡度相关技术的广泛应用为获取生态系统碳、水通量提供了可能,但在开路式涡度相关系统中,仪器的加热效应增大了观测数据的不确定性。为了衡量仪器的加热效应,以ChinaFLUX3个典型生态系统(长白山温带针阔混交林(CBS)、海北灌丛草甸(HBGC... 涡度相关技术的广泛应用为获取生态系统碳、水通量提供了可能,但在开路式涡度相关系统中,仪器的加热效应增大了观测数据的不确定性。为了衡量仪器的加热效应,以ChinaFLUX3个典型生态系统(长白山温带针阔混交林(CBS)、海北灌丛草甸(HBGC)、鼎湖山亚热带常绿阔叶林(DHS))为研究对象,就仪器的加热效应校正对碳、水通量估算的影响进行分析。结果表明:加热校正没有改变生态系统的能量闭合特征,也没有对水汽通量的估算产生影响,但显著减小了CBS和HBGC非生长季的净生态系统生产力(NEP),进而减少了NEP的年总量,对DHS没有显著影响。NEP减小幅度受到温度的强烈影响,CBS为7.7%~10.4%,远小于HBGC的76.6%~85.2%,HBGC的NEP大幅降低主要是由夜间NEP的改变导致生态系统呼吸(RE)的增大而引起。因而,在温带生态系统中,充分考虑加热校正对于准确估算生态系统的碳收支具有重要作用。 展开更多
关键词 涡度相关 碳收支 水汽通量 chinaflux 能量闭合程度
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千烟洲中亚热带人工林生态系统CO_2通量的季节变异特征 被引量:42
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作者 刘允芬 于贵瑞 +7 位作者 温学发 王迎红 宋霞 李菊 孙晓敏 杨风亭 陈永瑞 刘琪璟 《中国科学(D辑)》 CSCD 北大核心 2006年第A01期91-102,共12页
作为中国陆地生态系统通量网络(ChinaFLUX)的组成部分,利用涡度相关技术对千烟洲中亚热带人工林生态系统CO2通量进行了长期观测.本研究集中探讨了千烟洲人工林2003年和2004年净生态系统CO2交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总生态系统CO... 作为中国陆地生态系统通量网络(ChinaFLUX)的组成部分,利用涡度相关技术对千烟洲中亚热带人工林生态系统CO2通量进行了长期观测.本研究集中探讨了千烟洲人工林2003年和2004年净生态系统CO2交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总生态系统CO2交换量(GEE)的季节变异特征及其源汇状况与强度.研究结果表明:(i)NEE,Re和GEE具有明显的季节变化趋势且密切相关,冬季和干旱期量级较低而夏季量级较高.(ii)光照、温度和水分条件是控制千烟洲人工林生态系统NEE,Re和GEE季节动态的主导因素.光照是控制NEE的主要因素,而温度和水汽压差共同影响着NEE,但水汽压差对NEE的影响作用更强.在适宜光照条件下,干旱胁迫会造成千烟洲人工林生态系统碳吸收的适宜温度范围明显降低.温度和降水的协同作用共同控制着Re.(iii)2003年和2004年千烟洲人工林生态系统NEE,Re和GEE分别为-387.2和-423.8 g C·m-2,1223.3和1442.0 g C·m-2,-1610.4和-1865.8 g C·m-2,这表明千烟洲人工林生态系统具有较强碳吸收能力. 展开更多
关键词 chinaflux 人工林 涡度相关 光合作用 呼吸作用 干旱胁迫
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鼎湖山常绿针阔叶混交林CO_2通量估算 被引量:37
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作者 王春林 于贵瑞 +4 位作者 周国逸 闫俊华 张雷明 王旭 孙晓敏 《中国科学(D辑)》 CSCD 北大核心 2006年第A01期119-129,共11页
鼎湖山通量站是中国通量网络(ChinaFLUX)中4个森林站之一,采用开路涡度相关方法,对南亚热带常绿针阔叶混交林进行生态系统尺度的CO2通量长期定位观测.利用2003,2004年2整年观测资料,分析该生态系统CO2通量时间变化特征及其受环境因子... 鼎湖山通量站是中国通量网络(ChinaFLUX)中4个森林站之一,采用开路涡度相关方法,对南亚热带常绿针阔叶混交林进行生态系统尺度的CO2通量长期定位观测.利用2003,2004年2整年观测资料,分析该生态系统CO2通量时间变化特征及其受环境因子的制约关系.通过坐标转换、WPL订正和质量控制后,发现本通量站存在明显的夜间泄漏问题,因此采用Michaelis- Menten模型,利用白天(PAR>1.0μmol-1 Photons·m-2·s-1)湍流充分条件-F(u*>0.2 m·s-1)的通量资料,逐月拟合净生态系统CO2交换NEE对光合有效辐射PAR的响应,利用拟合Michaelis-Menten方程得到的生态系统呼吸Reco,建立Reco与5 cm土壤温度的指数关系,借此反演夜间呼吸.主要结论包括:(i)逐月拟合的光能利用效率a平均为0.0027(±0.0011)mgCO2·μmol-1 Photons,最大光合速率Amax平均为1.102(±0.288)mgCO2·m-2·s-1,a与Amax季节性变化规律均不明显,表明林内旱季没有明显的缺水和低温胁迫存在,这与南亚热带常绿混交林叶面积指数(LAI)季节性变化较小的特点是一致的.(ii)生态系统呼吸月总量平均为95.3(±21.1)gC·m-2month-1,约占生态系统总初级生产力GPP的68%.NEE月总量平均为-43.2(±29.6)gC·m-2·month-1,大部分月份NEE为负号,表明该生态系统全年均具有较强的碳汇功能.估算得到2003,2004年NEE总量分别为-563, -441.2 gC·m-2·a-1,占GPP的32%. 展开更多
关键词 CO2通量 涡度相关 鼎湖山 南亚热带 常绿针阔叶混交林 chinaflux
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西藏高原草原化嵩草草甸生态系统CO_2净交换及其影响因子 被引量:35
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作者 石培礼 孙晓敏 +4 位作者 徐玲玲 张宪洲 何永涛 张东秋 于贵瑞 《中国科学(D辑)》 CSCD 北大核心 2006年第A01期194-203,共10页
了解生态系统CO2净交换(NEE)的季节变化规律和主要生物因子及环境因子对这些过程的影响将有助于生态系统碳循环过程机理的理解以及大尺度过程的模拟.本研究利用涡度相关技术对位于西藏高原腹地的、世界海拔最高的草地碳通量观测站的NE... 了解生态系统CO2净交换(NEE)的季节变化规律和主要生物因子及环境因子对这些过程的影响将有助于生态系统碳循环过程机理的理解以及大尺度过程的模拟.本研究利用涡度相关技术对位于西藏高原腹地的、世界海拔最高的草地碳通量观测站的NEE及生物和环境因子进行近3年观测,阐明NEE及其组分的动态变化特征和影响因子.草原化嵩草草甸生态系统碳吸收的最大值出现在8月,最大碳排放出现在11月,在生长季初的6月,受降水和植物返青快慢的影响,会出现生态系统碳吸收或排放的年际差异,7~9月表现为碳吸收,其余月份均为碳排放.在生长季,白天的NEE主要受光合有效辐射变化的控制,同时又与叶面积指数交互作用,共同调节光合速率和光合效率的强度.生态系统呼吸主要受温度的控制,同时也受到土壤含水量的显著影响,呼吸商(Q10)与温度呈负相关,而与土壤含水量呈正相关关系.生长季昼夜温差大并不利于生态系统的碳获取.10℃时标准呼吸速率(R10)与土壤水分、温度、叶面积指数和地上生物量呈正相关关系.降水格局影响了土壤水分动态,土壤含水量会显著影响生态系统呼吸的季节变化.生长季初和末期的脉冲性降水会导致生态系统呼吸的迅速上升,从而导致生态系统碳的流失.西藏高原草原化嵩草草甸生长季短,温度低,致使生态系统的叶面积指数偏低,生态系统碳吸收较少,降水格局引起的土壤湿度动态和脉冲性降水将对生态系统呼吸产生了重要影响,从而会影响到生态系统的碳收支水平. 展开更多
关键词 chinaflux 西藏高原 高寒草甸 净生态系统CO2交换 生态系统呼吸 光合有效 辐射 土壤含水量 温度响应 LAI 涡度相关
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