小型农业养殖塘上大气湍流特征的观测分析
2022-07-13秦志昊王伟肖薇胡凝张弥赵佳玉谢成玉
秦志昊 , 王伟 ,2*, 肖薇 ,2, 胡凝 ,2*, 张弥 ,2, 赵佳玉 , 谢成玉
(1.耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心,南京 210044;2.南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室,南京 210044)
面积小于1 km2的小型水体是内陆水体的重要组成部分[1],其面积和数量分别占全球内陆水体总量的40%和99%[2-3]。与陆地相比,水体的反照率更低、粗糙度更小、热容量更大[4],故小型水体可改变局地气候和物质循环。首先,在小型水体分布密集区,如水产养殖区,小型水体会改变局地气象要素的时空分布[5],对局地气温降幅可达0.6 ℃[6],并可将局地相对湿度提高6%[7];其次,小型水体具有较长的湖-陆边界[3],其是生产力高值区[8],可使小型水体成为重要的温室气体排放源[9],如仅占内陆水体面积9%的超小型水体(小于0.001 km2),其CH4排放量占内陆水体CH4扩散通量的41%,且标准差超过33%[10]。水面与大气之间的能量和物质交换均以湍流方式进行,因此,观测并描述湍流特征是准确量化小型水体能量和物质通量的重要理论依据。
涡度相关系统能以10 Hz的采样频率测量垂直风速、超声温度、水汽密度和CO2含量,并可通过计算垂直风速脉动与标量脉动的协方差得到感热、潜热和CO2通量[11]。涡度相关方法具有可直接测定、理论假设少、观测信息全面等优点,已成为大型生态系统研究网络,如全球通量网、欧洲通量网、中国通量观测研究联盟等的核心观测技术[12-13]。利用涡度相关观测数据描述湍流统计特征不仅可以评估该技术在小型水体中的适用性,还可以判断是否满足Monin-Obukhov相似理论,为获取小型水体的感热和潜热通量提供新的途径。……
