论文部分内容阅读
在地面一大气间通量信息的研究工作中，足迹(footprint)与足迹分析发挥着越来越重要的作用。作为地面通量观测的两种测量技术，涡动相关仪和大孔径闪烁仪(LAS)可以直接测量地面和大气之间的通量信息。应用足迹分析则可以更好地解读其测量的通量信息，定量地分析观测信息与地面状况的关系。
本研究应用涡动相关仪和LAS的观测数据与常规气象数据以及土地利用/覆盖图，利用解析足迹模型，对三个观测站点的涡动相关仪和LAS的通量空间代表性进行了估算。主要结论如下：
模型对比分析：对两种解析足迹模型(FSAM模型和PKUAPE模型)进行对比分析，结果表明：在不稳定大气层结下，两模型计算出来的通量贡献最大点比较一致。在稳定大气层结下，FSAM计算出的通量贡献最大点离观测点的距离要大于PKUAPE模型。FSAM模型对输入参数要求较高，这限制了它的使用范围。
敏感性分析：分别对PKUAPE模型和PKULAS模型进行敏感性分析，结果表明：涡动相关仪和大孔径闪烁仪的源区对风向、莫宁-奥布霍夫长度，空气动力学粗糙度和观测高度/有效高度等因子比较敏感。
通量源区的时空变化分析：
(1)对于涡动相关仪的通量源区，白天的源区要明显小于夜间的，这主要是与大气稳定度有关。
(2)2002年小汤山涡动相关仪通量源区南北长约545米，东西宽约620米。而LAS通量源区大致分布在南北长925米，东西宽510米的范围内。裸地为涡动相关仪和LAS主要通量信息来源。2005年千烟洲涡动相关仪通量源区南北长约420米，东西宽约210米。LAS通量源区大致分布在南北长570米、东西宽260米的范围内。水稻/稻梗地是主要的通量贡献源。
(3)2004年小汤山实验北面涡动相关仪源区南北长约410米，东西宽约330米。南面涡动相关仪源区南北长约420米，东西宽约310米。北面区域主要的通量贡献源是杂草地(6月15日前)/裸地(6月15日后)和小树苗。在南面区域，裸地/玉米地为主要的通量来源。LAS通量源区大致分布在南北长750米，东西宽380米的范围内。北面的荒草地/裸地和南面的裸地/玉米地为LAS的主要通量贡献源区。2005年小汤山北面涡动相关仪源区南北长约470米，东西宽约365米。南面涡动相关仪源区南北长约460米，东西宽约360米。北面喇叭花地和荒地、南面裸地和麦田的为涡动相关仪的主要通量源。LAS通量源区大致分布在南北长710米，东西宽560米的范围内。裸地和荒地为LAS的主要通量贡献源区。
(4)密云站涡动相关仪的源区白天主要分布在仪器的西南与南面，而夜间则在东北与北面。大孔径闪烁仪的源区为西南一东北向分布。涡动相关仪各月源区形状不同，但大致分布在南北长1000m、东西宽850m的范围内，而LAS各月源区为西南一东北向分布，长约2060m，最宽处约为620m。对涡动相关仪通量有贡献的下垫面主要为园地(67％)和耕地(19％)。其中园地的通量贡献比例在夏秋季比较大，冬春季稍小，而耕地则相反。大孔径闪烁仪的主要通量贡献源区为园地、耕地和居民地，通量贡献比例分别为49％，28％和11％。其中园地和耕地通量贡献率的变化趋势与涡动相关仪一致，但没有涡动相关仪的变化明显。