生態系統碳通量的測定

來源：上海麥越環境技術有限公司 2024年10月28日 14:50

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碳通量是碳循環研究中一個最基本的概念，表述生態系統通過某一生態斷面的碳元素的總量。例如：某河流的碳通量，就是流過河流斷面的有機碳和無機碳的總量；某森林生態系統碳通量，就是該生態系統單位時間單位面積上的碳循環總量；海洋的碳通量，也就是單位時間和單位面積內碳增減的數量。

自工業革命以來，由于大規模人類活動改變了生態系統碳循環的自然過程以及生物圈固有的收支平衡，導致大氣中CO₂, CH₄和N₂O等溫室氣體濃度的持續升高, 引發了全球變暖等一系列嚴重的全球環境問題，嚴重威脅著人類社會的生存和可持續發展。研究地球系統的碳循環過程和控制機理，評價陸地生態系統對溫室氣體的吸收或排放能力，分析全球碳源/匯的時-空分布特征,預測未來的氣候變化趨勢和評價生態系統碳循環對全球變化的響應與適應特征，是現代地球系統科學、生態與環境科學關注的重大科學問題。

而在對全球碳、水循環關鍵過程的研究中，需要大尺度、長期和連續的生物圈-大氣之間的CO₂，H₂O和能量通量觀測數據的支撐，碳通量就是其中的關鍵一環。獲取生態系統與大氣之間的碳元素交換信息，計算碳通量，對分析地圈-生物圈-大氣圈的相互作用, 評價陸地生態系統在全球碳循環中的作用具有重要意義。

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便攜式氣體通量測定系統（CO₂、H₂O、CH₄）

基于可調諧半導體激光吸收光譜技術（TDLAS）,通過調諧半導體激光器波長，掃描過目標分子/原子吸收線，獲取該波段內的高辨吸收光譜，利用吸收譜可反演氣體濃度信息。監測儀器的高頻濃度分析特性，使之非常適合于微氣象渦動相關（Eddy Covariance）測量技術，結合通量觀測系統可準確定量不同生態系統和大氣間的凈交換通量。

TDLAS原理：通過調諧半導體激光器波長，掃描過目標分子/原子吸收線，獲取該波段內的高分辨吸收光譜，利用吸收譜可反演氣體濃度信息。

產品特點：

? 采用中紅外激光器對射式結構，無需多次反射，結構更穩定，不受溫度變化和震動影響；

? 超短腔室結構設計，體積小重量輕，功耗低，防護等級高，適應于各類環境場景部署的便攜式設計，環境適應性極-強；

? 可與超聲風速儀聯用；

? 安裝便捷，方便系統搭建；

? 100Hz高響應速度，適合小渦流、高風速環境下精準測量；

? 開放光路非接觸式測量，免定標、無需采樣和樣氣預處理；

開路式CO₂渦度相關分析儀：可調諧二極管激光吸收光譜技術(tdlas)是在分子吸收光譜理論基礎上發展起來的氣體測量技術，該種測量技術使用窄帶光源，光源波長調諧范圍一般只有幾個納米，光譜線寬為幾十mhz，在光源波長調諧范圍內沒有其它干擾氣體。tdlas具有ndir的寬帶光源所不具備的高分辨率，具有靈敏度高、精度高、響應速度快等優點。

開路CH₄分析儀：基于電路的特殊處理，以及產品的系統優化，系統響應時間0~100Hz可調，真正滿足于野外通量監測中的高頻處理訴求，保證數據的完整性，對于長期監測的穩定性給予保護。此外，由于野外觀測的特殊性，設備對于供電條件的要求也會影響到產品的環境適應性。基于中紅外光源的特殊性及結構電路的特殊處理，采用12V供電，功耗可控制在4w，真正可實現設備本體的超低功耗，適用于野外長期觀測。

數據分析軟件：

渦度相關數據后處理軟件是對渦度數據進行分析處理的一套可視化應用程序。它以觀測站點的30分鐘均值通量數據為基礎，經數據整理、質量控制、數據插補（氣象和通量）、數據分解等處理后，自動生成相關統計分析的圖片及文件（GHG-Europe與AmeriFlux標準格式）。將觀測站點的原始數據文件（通量數據和氣象數據）處理為經過質量控制和間隙填充后的日、月、年度和總結文件，同時將凈生態系統交換（NEE）分解為生態系統呼吸（ER）和總初級生產力（GPP）。可選擇任意變量過濾通量數據，設置最小、最大閾值。

數據質控可視化

氣象數據填充可視化

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