源/https://essd.copernicus.org
最近，中科院青藏高原研究所、中國科學(xué)院青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心、中國科學(xué)院大學(xué)的學(xué)者和德國布倫瑞克工業(yè)大學(xué)、GFZ德國地球科學(xué)研究中心以及LI-COR公司研究人員，合作在《Earth system Science Data》期刊上撰文，發(fā)布了全球首批西藏中部高山草原生態(tài)系統(tǒng)長期碳通量數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)表明：從2005-2019年，西藏高山草原生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為“微弱”的碳吸收。這表明了該生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性：在全球變暖背景下，該生態(tài)系統(tǒng)極易轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤荚础薄?/span>
西藏高山草原生態(tài)系統(tǒng)的面積約為800,000km2，土壤表層30cm內(nèi)包含3.3%的土壤有機碳。僅西藏自治區(qū)（472,037km2）的總有機碳含量就高達1.93PgC 。這一地區(qū)升溫幅度是全球平均水平的兩到三倍，這會導(dǎo)致土壤呼吸速率的增強，土壤碳庫存在損失的風(fēng)險。圖源/wikipedia.org
得到這一結(jié)論并不容易。這背后是對海量通量原始數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)、可靠分析。
LI-COR公司研發(fā)的EddyPro?軟件在本項研究中發(fā)揮了重要作用。
研究者對渦度協(xié)方差通量數(shù)據(jù)做了嚴密的數(shù)據(jù)分析，包括：
原始數(shù)據(jù)處理 Raw data processing
去除異常值、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、除趨勢分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量分級。10Hz的原始數(shù)據(jù)通過EddyPro?計算出每30mins的通量數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)漂移修正Drift correction
由于氣體分析儀在光源、鏡頭、濾光片、檢測器等方面存在細微差異，吸收率和氣體密度之間的關(guān)系并不完全符合理論值，需對每個氣體分析儀單獨校準(zhǔn)。吸收率偏移值的時間序列作為動態(tài)元數(shù)據(jù)導(dǎo)入EddyPro?軟件。
數(shù)據(jù)質(zhì)量過濾Quality filtering
只有在特定條件下，渦度協(xié)方差方法獲得的數(shù)據(jù)才是有效的。因此在EddyPro?對數(shù)據(jù)進行嚴格分類過濾：Quality Flags。
EddyPro?是一款功能強大的渦度協(xié)方差數(shù)據(jù)處理軟件：可計算得到CO2、H2O、CH4、能量通量。EddyPro?可隨SmartFlux?安裝在野外渦度監(jiān)測系統(tǒng)中，實時處理原始數(shù)據(jù)；EddyPro?還可安裝在個人電腦上，研究者可選擇各種處理方法對原始數(shù)據(jù)做深度分析。
風(fēng)場分析Wind field analysis
樣地周邊建筑物或其他基礎(chǔ)設(shè)施的存在，會影響通量值的有效性。因此，研究者們分析了該位點的風(fēng)場分布。此外，使用2001年的Kormann和Meixner模型，研究者計算了累積量來估算通量測量的源面積。使用FREddyPro R計算累積量（Cummulative Footprints）并成圖。EddyPro軟件可計算上風(fēng)向通量貢獻的距離。
傳感器自加熱數(shù)據(jù)修正Sensor self heating correction
當(dāng)使用開路IRGA分析儀時，測量光路上溫度和水汽濃度的波動會引發(fā)空氣密度的變化，此時有必要對測量數(shù)據(jù)進行訂正，方法通常使用WPL。另外，在寒冷條件下，例如當(dāng)溫度低于-10℃，由于在測量光路上發(fā)生的傳導(dǎo)、對流和輻射熱交換過程，會導(dǎo)致最終CO2的通量表現(xiàn)為吸收。這一現(xiàn)象與儀器內(nèi)部電子元件在工作時的發(fā)熱以及開路測量不同部位接收到的太陽輻射不同有關(guān)。雖然這種Heating Correction的量級很小，比WPL訂正小10~50倍，但如果長期處在低溫環(huán)境下，足以導(dǎo)致對生態(tài)系統(tǒng)碳吸收的高估。針對這個問題，LI-COR科學(xué)家Burba等（2008）在EddyPro?軟件中，開發(fā)出了一整套完整的訂正解決方案。
數(shù)據(jù)插補Gap filling
為了讓時間序列上CO2通量數(shù)據(jù)是完整的，研究者使用邊際分布采樣（MDS）方法，在ReddyProc R軟件包里，對通量數(shù)據(jù)進行了插補。
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