渦動相關(guān)(EC)法是NH3/N2O通量原位無擾動高頻觀測的好方法
1. 箱法(Chamber Method)
含義:
箱法是一種通過將氣體樣品收集在密閉或半密閉的空間(稱為“箱體"或“室")中,測量氣體濃度隨時間的變化來計算氣體通量的方法。通常分為靜態(tài)箱法和動態(tài)箱法兩種。
靜態(tài)箱法:箱體固定在地面或其他表面上,封閉一定體積的空氣,然后測量氣體濃度隨時間的變化。
動態(tài)箱法:通過空氣循環(huán)系統(tǒng)不斷更新箱體內(nèi)的氣體,從而測量氣體濃度變化。
優(yōu)勢:
簡單易用:設(shè)備簡單,操作容易,適用于各種場地。
高靈敏度:能夠檢測低濃度氣體,尤其適合痕量氣體的測量。
局部測量:適合小范圍、高精度的局部通量測量,如土壤、植物或水體的氣體交換。
劣勢:
代表性差:由于測量范圍有限,結(jié)果可能無法代表大尺度區(qū)域的整體通量。
擾動效應(yīng):箱體可能改變氣體交換的自然狀態(tài),影響測量結(jié)果。
間歇性測量:通常為短時間測量,不適合長期連續(xù)監(jiān)測。
應(yīng)用:
土壤呼吸、植被蒸騰、濕地甲烷排放、小水體氣體通量等研究。
2. 梯度法(AGM - Automated Gradient Method)
含義:
梯度法通過測量不同高度或位置處的氣體濃度梯度,結(jié)合風速等氣象參數(shù),計算氣體通量。AGM系統(tǒng)自動化程度高,可以持續(xù)、實時地采集氣體濃度梯度數(shù)據(jù)。
優(yōu)勢:
連續(xù)監(jiān)測:適合長時間、持續(xù)監(jiān)測氣體通量。
適用多種環(huán)境:適用于平坦地形、大氣邊界層等多種場景的氣體通量測量。
自動化操作:數(shù)據(jù)采集和處理自動化程度高,減少了人為誤差。
劣勢:
數(shù)據(jù)復(fù)雜性:梯度法計算通量涉及氣象參數(shù)的綜合分析,數(shù)據(jù)處理復(fù)雜。
環(huán)境依賴性強:對風速、穩(wěn)定性、地形等環(huán)境因素敏感,可能影響測量精度。
應(yīng)用:
大氣污染擴散研究、溫室氣體通量監(jiān)測、邊界層氣體交換研究。
3. 渦度協(xié)方差法(EC - Eddy Covariance Method)
含義:
渦度協(xié)方差法是一種直接測量大氣和地表之間氣體通量的方法。通過高頻測量垂直風速和氣體濃度的協(xié)方差,計算氣體通量。該方法被廣泛用于生態(tài)系統(tǒng)、氣候變化和大氣研究中。
優(yōu)勢:
原位、無擾動測量:在自然環(huán)境中測量氣體通量,不干擾生態(tài)系統(tǒng)。
大尺度應(yīng)用:適合大尺度生態(tài)系統(tǒng),如森林、濕地、農(nóng)田等的氣體通量監(jiān)測。
長期連續(xù)監(jiān)測:能夠進行長時間的連續(xù)監(jiān)測,捕捉季節(jié)性或年際變化。
劣勢:
設(shè)備昂貴:儀器設(shè)備成本高,維護復(fù)雜。
數(shù)據(jù)處理復(fù)雜:需要高頻數(shù)據(jù)采集和復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
地形限制:在復(fù)雜地形或不均勻表面上,測量結(jié)果可能不準確。
應(yīng)用:
生態(tài)系統(tǒng)碳通量監(jiān)測、溫室氣體排放研究、氣候變化影響評估。
對比總結(jié)
箱法適用于局部小范圍的精確測量,但存在擾動效應(yīng)和代表性不足的問題,主要用于土壤和植被等小尺度研究。
梯度法適合大氣邊界層等較大范圍的氣體通量測量,尤其在自動化和連續(xù)監(jiān)測方面具有優(yōu)勢,但數(shù)據(jù)處理復(fù)雜且依賴于環(huán)境條件。
渦度協(xié)方差法則是研究大尺度生態(tài)系統(tǒng)氣體交換的標準方法,盡管設(shè)備和數(shù)據(jù)處理成本高,但其無擾動、連續(xù)的測量特性使其在長期生態(tài)系統(tǒng)研究中不可替代。