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碳氮循环团队成功研发一氧化氮湍流通量的观测体系


  基于湍流理论的涡动相干法是测量地气碳氮气体交换通量的理想方法。因为大气中一氧化氮(NO)浓度特别很是低,长期以来基于该方法测量NO湍流通量的研究特别很是缺乏。王凯和郑循华所在的碳氮循环团队,采用一台闭路中红外量子级联激光(QCL)气体分析仪,研发了一套基于涡动相干法的NO湍流通量观测体系,并在一个典型亚热带农田生态体系开展观测研究,以评价该观测体系在田野条件下的运行性能及其测量农田NO湍流通量的适用性。

  该观测体系在田野条件下运行稳固,对10 Hz NO浓度的检测精度为0.338 ppbv,对半小时NO通量的检测限为5.6 μg N m-2 h-1(95%置信度),能有用获取低排放期(无施肥效应)的NO湍流通量。本研究未考虑NO从泥土外观传输至观测高度过程中因为光化学反应导致的通量低估,若要获取泥土外观的NO排放通量,需考虑此项体系偏差。

  研究效果注解,基于QCL激光检测技术的NO湍流通量观测体系具有在稳固性、测量相应速度、维护工作量等方面的上风,为生态体系与大气间NO湍流交换通量的长周期原位观测提供了一种新的方法选项。此外,本研究还提出了适用于低信噪比气体(如NO、N2O)的浓度脉动耽误矫正方案和湍流通量的偏差评估方法,为同类观测研究提供了方法参考。

  该研究近期发表在Agricultural and Forest Meteorology上。

  文章链接:Kai Wang, Dong Wang, Xunhua Zheng*, David D. Nelson, 2020. Applicability of a closed-path quantum cascade laser spectrometer for eddy covariance (EC) flux measurements of nitric oxide (NO) over a cropland during a low emission period. Agricultural and Forest Meteorology 282–283: 107855. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2019.107855

 

 

图1 半小时平均的一氧化氮浓度和湍流通量


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