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北京华益瑞科技有限公司
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阅读：265发布时间：2022-12-29
涡动协方差（eddy covariance，EC）方法可以监测大气—森林的净CO2交换（net ecosystem exchange，NEE）[1]，是监测碳收支的主要手段。EC技术可以近乎没有干扰地直接测量较大空间范围的NEE，而且时间分辨率高、持续时间长，在诸多通量观测技术中具有不可替代的优势[2]。可以说，EC通量数据对于宏生态学研究和可持续发展研究的优势和潜在价值正逐步受到科技界的重视[3]。在这一背景下，提高站点尺度的通量观测精度将有助于推动宏生态学的发展和提高碳循环的监测与预测能力。
图1涡动协方差系统
图片来源于/
NEE由CO2湍流通量（CO2 eddy flux，Fc）和储存通量（CO2 storage flux，Fs）组成[4]，通过通量拆分即可得到总初级生产力（gross primary productivity，GPP）和生态系统呼吸（ecosystem respiration，Re）[2]。储存通量的准估算对碳汇监测尤为重要。
在测定生态系统碳收支的问题中，植被冠层或是湍流发展不充分阻碍了叶片和土壤产生的部分CO2到达涡动观测高度，这部分因大气CO2储存量变化导致的CO2通量，称为CO2储存通量。储存效应对二氧化碳通量的影响较大[5]，尤其是森林生态系统。在长白山阔叶红松林储存通量研究发现：在日尺度上忽略CO2储存通量会造成对NEE 低估10%。
图2储存通量、湍流通量和NEE的日变化比较
图片来源于（张弥等，2010）
对于高大植被（如森林）来说，在清晨与傍晚稳定边界层和白天对流混合层的过渡期，森林Fs变化会达到极大[6-8]，并且随着垂直梯度变化而变化，随着高度的降低，CO2储存效应越来越明显。
图3不同高度的CO2储存通量日变化
图片来源于(wang et al., 2016)
在森林生态系统中，通量塔通常配置一套浓度廓线来估算储存通量[9]，CO2廓线系统通过从地面到EC系统观测高度的一系列垂直配置点监测CO2和H2O浓度[10]，可真实地反映冠层内外CO2浓度时空变化特征[11,12]，可以更准确地估算Fs[6,13,14]。目前常用的廓线系统是AP100和AP200（Campbell Scientific Inc., USA），具有测量周期短（2 min）和自动校准的特点；而缺少廓线系统时，通常采用EC单点法估算Fs[15]，由于塔顶监测点无法监测安装高度下方CO2浓度高且变化剧烈的层次，因此可能存在一定的局限性[6,13]。在黄河小浪底的人工混交的研究发现：涡度相关法估算的人工混交林 CO2 储存通量比廓线法所得结果偏低 9%[16] 。
图4 AP200廓线系统（Campbell Scientific Inc., USA）
图片来源于/
参考文献
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