通量方差法估算海气界面动量通量的分析

利用南海北部博贺海洋气象观测平台涡动相关系统的长期湍流观测资料,分析并讨论了不同大气稳定度条件下的湍流通量方差相似性关系,提出了适用于小于18 m/s风速的归一化标准差与稳定度的参数化关系公式。应用通量方差法估算了海气界面的动量通量与摩擦速度,并与涡动相关系统的观测结果进行对比分析,对参数化公式进行了检验。结果表明:不同大气层结条件下的速度归一化标准差与大气稳定度满足1/3相似性关系,基于相似性函数的通量方差法估算结果与涡动相关系统测量结果较为一致,不稳定大气层结条件下的相关性高于稳定层结条件。应用通量方差法估算近海海气界面动量通量是可行的。

应用通量方差法估算戈壁绿洲下垫面湍流通量的研究

利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"2005年绿洲、戈壁点的观测资料,分析与讨论了温度、水汽的归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系,应用通量方差法对感热、潜热通量进行了计算,并同涡动相关系统的观测结果进行了比较。不稳定条件下,戈壁点温度归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系优于下垫面非均匀性更强的绿洲点,绿洲点水汽的归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系较温度量表现得更好。对同一站点,归一化温度标准差的通量方差关系并不总是优于水汽的通量方差关系,其取决于该站点的温度以及水汽的源汇分布情况;通量方差法对两个站点的感热、潜热通量均有较好的再现,但戈壁点感热通量的计算效果优于非均匀性更强的绿洲点。应用通量方差法对潜热通量计算时若采用直接观测的感热通量,则潜热通量的计算效果具有一定程度的改善。

基于通量方差法对青藏高原东侧高寒草甸地表通量的估算

利用位于青藏高原东侧理塘大气综合观测站2008年观测资料,分析了高寒草甸下垫面地表通量的时间变化特征,确定了温度、水汽和CO2的归一化标准差在不稳定情况下随稳定度变化的通量方差关系,采用通量方差法对感热、潜热和CO2通量进行计算,并与涡旋相关系统的观测结果进行比较。结果表明:地表通量月平均日变化呈较规则的日循环特征,季节变化特征也较明显,雨季(5—9月)潜热大于感热,干季则以感热为主,CO2通量以6—9月最大。在不稳定条件下,温度、水汽和CO2的归一化标准差随稳定度的变化均满足-1/3规律,其通量方差相似性常数分别为1.2、1.4和0.9。通量方差法估算的通量值与涡旋相关观测的通量值有较好的一致性,但估算感热通量的效果优于潜热通量和CO2通量。该方法高估了感热通量尤其是潜热通量,而低估了CO2通量。利用直接观测的感热通量计算潜热通量和CO2通量可改善计算结果。

通量-方差法估算沿海近地面层的湍流通量分析

利用通量-方差法,通过确定速度和温度归一化标准差与稳定度之间的变化关系,估算出东南沿海地区的湍流动量通量和感热通量。我们发现在中性条件下σT T*并不像Tillman等认为是常数,而是随稳定度参数按指数形式变化。与涡动协方差相关测量系统测量结果进行比较发现,通量-方差方法估算结果与测量值两者符合得较好,相关性高,动量通量的相关系数为0.87,而感热通量的为0.95。利用该方法估算沿海近地面层的湍流通量具有一定的代表性。

四种Ci/Ca模型在FVS法分离人工林生态系统蒸散发过程中的适用性评价与优化

通量方差相似法(FVS)可基于单层涡度相关法观测数据,直接拆分生态系统蒸散组分。该方法需计算关键参数Ci/Ca(胞间二氧化碳浓度与大气二氧化碳浓度之比),因此,研究构建Ci/Ca模型对FVS拆分蒸散的应用研究具有重要支撑作用。本研究以杨树人工林生态系统为研究对象,采用双层涡度相关法(CEC)计算蒸腾,评价现有Const_Ci模型、Const_k模型、Linear模型和Katul模型共4种Ci/Ca模型,并优化Ci/Ca模型中的关键参数。结果表明:基于CEC拆分的生态系统林木蒸腾和土壤蒸发日变化均表现为明显的单峰曲线,且蒸发峰值出现在蒸腾峰值之前。连续83d拆分结果表现出明显的日内变化特征,日平均TR/ET(蒸腾/蒸散)、日蒸腾和日蒸发分别为0.78、2.46和0.63mm;基于Const_Ci模型、Const_k模型、Linear模型和Katul模型的FVS方法估算的TR模拟值与双层涡度相关法实测值的偏差率分别为59%、-16%、-70%、-31%,MAE分别为0.18、0.069、0.21和0.085mm·h^(-1),RMSE分别为0.25、0.089、0.27和0.10mm·h^(-1)。参数优化后的Katul模型和VPD^(0.26)模型估算冠层蒸腾的精度较原始Katul模型有明显提高,MAE分别为0.048和0.047mm·h^(-1),RMSE分别为0.058和0.057mm·h^(-1);皮尔逊相关系数分别为0.83和0.73。说明Katul优化模型应用于FVS直接分离杨树人工林生态系统蒸散组分具有可行性。