城市水体CO_2和CH_4通量监测的静态箱法与薄边界层模型估算法比较

以城市河流为研究对象,分别运用静态箱法(floating static chamber,FSC)和薄边界层法(the boundary layer equation,BLE)测定并比较研究在低风速下水-气界面24 h内昼夜甲烷(CH_4)和二氧化碳(CO_2)通量变化.结果表明,BLE法计算得出水-气界面的通量要明显高于FSC法测定计算结果.两种方法计算出来水-气界面CO_2通量有较强线性正相关,但两种方法计算的CH_4通量之间无显著的相关;表明影响这两种方法进行估算CH_4和CO_2通量的参数有一定的差异.     

三峡水库香溪河库湾水-气界面N2O通量特征

采用气象色谱-密闭式暗箱法对三峡水库香溪河库湾水-气界面N2O通量进行了为期1年的观测.结果表明,香溪河库湾水-气界面N2O通量呈明显的季节性变化特征,秋末、冬季N2O释放通量高于其他季节,且呈明显的波动状态;夏季和秋季N2O排放水平较低,通量变化范围较小.总体上,香溪河库湾水-气界面N2O全年呈释放状态,但释放通量较小,与加拿大魁北克地区水库N2O释放通量相当.下游A点的释放通量明显高于中游B点,其年平均释放通量分别为0.226mg.m-2.d-1和0.164mg.m-2.d-1.通过对N2O释放通量与环境因子的相关性分析发现,香溪河下游A点的N2O释放通量受气温、水温、pH值等影响显著;而B点的N2O释放通量除与气温相关性较显著外,与其他环境因子的关系不显著.     

箱法和涡度相关法测碳通量的比较研究

对箱法和涡度相关法测定碳通量进行了比较分析,指出了两种方法的理论基础及其实际应用等各方面的优缺点。其箱法原理简单、仪器价格便宜、操作容易、移动便利、灵敏度高,适宜进行小尺度测量。是生态系统机理方面研究的有力工具,是农田和草地等生态系统碳通量测量的主要方法;但是由于箱法效应的存而削弱了观测气体的空间变化性,箱体本身会扰动土壤环境而改变CO2浓度梯度、气压梯度、湍流震动和气流,从而影响测定的通量值。涡度相关法对观测环境不会造成扰动,能够得到长期连续的通量数据,可以用来测定较大尺度的下垫面通量;但是涡度相关技术在观测时仍然受限于一些环境条件：上风向没有足够的下垫面,晚间大气比较稳定,湍流较弱,测定仪器下方存在点源等因素都可以造成涡度相关技术测定精确性的降低。     

海莲林土壤CH4通量的日变化和滩面差异

采用静态密闭箱法研究了海南岛东寨港海莲（Ｂｒｕｇｕｉｅｒａｓｅｘａｎｇｕｌａ）林土壤ＣＨ４通量的日变化和滩面差异，结果表明：位于中高潮带而土壤较为湿润的长宁海莲林ＣＨ４通量高于位于高潮带而土壤较为干燥的河港海莲林，其土壤平均ＣＨ４通量分别为０．４９６和０．０８４ｍｇ／ｍ２．ｄ；长宁海莲林土壤ＣＨ４通量呈现较大的日变化，林地受潮水淹没时的ＣＨ４通量一般低于不受潮水淹没时的值，土壤ＣＨ４通量的日变化与气温和土温（５ｃｍ深）相关不显著；长宁海莲林与河港海莲林土壤ＣＨ４通量呈相同的滩面差异规律，即下部滩面＞中部滩面＞上部滩面．     

铜绿微囊藻生长过程中CO_2通量及其影响因素分析

采用静态箱-气相色谱法对铜绿微囊藻生长过程中水-气界面CO2通量进行18 d连续观测,同时监测表层水体相关指标。实验结果表明:铜绿微囊藻生长过程中表层水体经历了"碳源"到"碳汇",CO2通量值在4天后出现大幅变化且由正转负,水体表现为较强的固碳能力,其最大值出现在第7天,吸收通量为-8.89 mg/(m2·min),实验期间CO2通量均值为-4.1 mg/(m2·min)。利用偏最小二乘回归分析法对各监测数据进行回归分析:CO2通量主要影响因素有比增值速率、氨氮与p H。CO2通量与p H呈负相关关系,CO2通量与氨氮呈现正相关关系,铜绿微囊藻在低氨氮浓度下能够更好地生长。铜绿微囊藻的增值作用是控制CO2通量的关键因素。     

城市浅水河流冬夏季温室气体日变化及影响因素

为理解城市浅水河流温室气体的日变化特征及其与环境因素之间的相互关系,以求索溪为研究对象,分别在冬季和夏季采用静态通量箱法连续24h测定水-气界面CH_4和CO_2通量,并结合环境因素进行分析.结果表明,无论冬季还是夏季,求索溪都是吸收CO_2的汇、释放CH_4的源.两季水-气界面CO_2日平均扩散通量无显著差异,但因温度、水体pH值等影响,夏季有显著的日变化.夏季水-气界面CH_4日平均扩散通量显著高于冬季,这跟温度、湿度等因素有关.此外,夏季求索溪多以冒泡形式随机释放CH_4气体.夏季温度、湿度等因子日变化显著,因而估算夏季水体水-气界面日平均扩散通量,24h的连续测定是很必要的.     

细水雾有效雾通量的称重法测量研究

雾通量是影响细水雾灭火性能的关键参数之一,前人研究它对灭火性能影响时,通常分析的是细水雾的总通量.为了将与火焰或燃料发生相互作用的细水雾从总量中加以区分,定义这部分雾通量为有效雾通量.测量雾通量主要有两种方法,一种是量杯收集法,另一种是间接测量积分计算法.在量杯收集法的基本思路上,提出了有效雾通量的称重测量法.通过建立细水雾发生系统与电子天平实时称重系统,实验验证了称重法测量的可行性.结果表明:称重法可以实时、有效获得细水雾的有效雾通量;且不同高度平均雾通量随高度变化的规律与一定假设前提下的理论推导结果能够较好地吻合,由此得到了有效雾通量空间分布的近似计算方法.在计算获得了有效雾通量空间分布的基础上,如果通过实验得到有效雾通量与细水雾灭火性能的对应关系,就可以分析出不同雾场不同区域的灭火性能分布,有效减少灭火实验次数.     

林网地区动量、感热和潜热通量的观测研究

本文根据北京大学地球物理系和中国科学院沈阳生态研究所,1989年5月在吉林省乾安县防风林带区农田中进行的大气边界层及微气象观测得风、温、湿、气压及热量平衡等资料,利用近地面层相似理论的通量廓线关系和能量平衡方程,导出的波文比方法、空气动力学方法、能量平衡方法以及廓线梯度法,计算了林网内上下层的动量通量、感热通量和潜热通量。结果表明:(1)2—4m处动量通量一般小于0.5kgm~(-1)s~(-2),14—16m处一般小于3.0kgm~(-1)s~(-2),并且波动较大;(2)感热通量有较强的日变化规律,并且2—4m处的值大于14—16m处的值,(3)潜热通量在2—4m处小于1—16m的值,在中午前后2—4m并出现负的值;(4)空气动力学方法、能量平衡方法与波文比方法计算结果比较吻合,而梯度法应用于2—4m处的计算结果偏小,因此,梯度法不适用于防护林树冠下层通量的计算。     

采用Cattaneo-Christov热通量模型的Casson流体流动研究

研究Casson流体作磁流体(MHD)流动与传热现象.能量方程采用Cattaneo-Christov热通量模型,并用恰当的相似变换将偏微分控制方程转化为高阶非线性耦合常微分方程.通过打靶法,结合龙格库塔法和牛顿迭代法进行数值求解,图示并详细分析了不同物理参数对速度、温度分布、表面摩擦系数及局部Nusselt数的影响.结果显示,随着Casson参数或Hartmann数的增大,速度下降而温度增加;与采用经典的傅立叶热传导定律相比,采用Cattaneo-Christov热通量模型得到的温度和边界层厚度均比较低.     

氮和磷增加对华南两种人工林土壤甲烷通量的影响

以含氮和磷的养分溶液(NH4NO3和KH2PO4)模拟大气氮和磷沉降,对华南地区两种人工林马占相思(Acacia mangium)和尾叶桉(Eucalyptus urophylla)林下群落进行处理,通过静态气箱法色谱法测定土壤CH4通量,以研究外源氮和磷对华南地区人工林土壤CH4通量的影响.结果 表明,两种人工林的对照样方下CH4通量均为负值,这说明土壤从大气中吸收CH4,也表明鹤山人工林是大气CH4的汇.增氮和增磷处理都增加了马占相思林的CH4排放通量,即促进了马占相思林CH4的排放过程;在旱季,增氮和增磷处理促进了尾叶桉林土壤CH4的排放,但是,从整个实验期间的观测来看,氮和磷处理对尾叶桉林土壤CH4通量没有显著的影响.     

天然温带草地CO2通量排放规律研究

以天然状态下(无牧、无施肥、无割草、无灌溉)内蒙古温带半干旱典型草原羊草草原为主要研究对象,利用静态箱法和气相色谱法进行草地田间CO2通量的原位观测实验.采用SPSS统计分析软件,研究分析了1998年5月至1999年5月,2001年至2003年,共4个实验观测年CO2通量的观测数据与主要的环境因子(土壤含水量、降雨量、空气温度、地表温度、不同土层温度)间的相关性.结果表明:温带草地土壤CO2排放通量具有明显的日变化特征,不同的生长状态对于其日变化特征具有明显的影响;主要的环境因子中只有表层土壤含水量与草地CO2排放通量的日变化具有显著的正相关性;草地CO2排放通量的季节变化显著而且不同的年份其变化特征也各不相同;降雨量的季节分布与其季节通量的变化特征间具有极显著的正相关性;4年的实验观测的统计分析表明:表层土壤含水量是温带半干旱草地CO2排放通量主要控制因子.CO2排放通量的年际变化不显著,以4年观测的平均年通量估算我国温带草地CO2年排放量是3.17 Pg,约占全球土壤CO2年排放量的1.23%,对于全球碳循环有着重要影响.     

天气状况对富营养化池塘水-气界面冬季二氧化碳通量的影响

为揭示富营养化浅水池塘冬季不同天气状况的昼夜性温室气体通量特征,利用静态浮箱法连续7d监测了宜昌市富营养化池塘冬季水-气界面昼夜性CO_2通量,7d内的天气状况各异,包括晴天、阴天和雨天,能较好的代表冬季池塘通量特征.观测点在7d内的平均CO_2通量为7.09mg·m~(-2)·h~(-1);单日CO_2通量最大为11.26mg·m~(-2)·h~(-1),最小为-3.20mg·m~(-2)·h~(-1).阴雨天CO_2的排放通量为9.76mg·m~(-2)·h~(-1),约是晴天的两倍,且全天CO_2均呈向大气排放状态.晴天时CO_2通量在冬季表现为极弱的排放,3d平均通量约为3.76mg·m~(-2)·h~(-1),白天水体表现为CO_2的汇.在观测期间内CO_2扩散通量昼夜性变化明显,晴天时扩散通量与水温、叶绿素、溶解氧、pH呈显著负相关,与气压呈正相关,水体中的藻类等浮游植物在晴天的光合作用强度大于呼吸作用,导致在白天(10:00~18:00)池塘表现为吸收大气中的CO_2.阴雨天气通量与气温、水温呈负相关,与溶解氧、叶绿素、风速、气压呈显著正相关.不同的天气状况下环境因子昼夜性变化,导致了气体通量的昼夜性变化特征.     

黑河地区边界层平均结构和通量的数值模拟

利用ＮＭＣ２．５°×２．５°同化资料，采用改进的高分辨Ｂｌａｃｋａｄａｒ边界层模式，对１９９１年７月７日０８ＢＬＴ（北京时）至次日０８ＢＬＴ黑河地区边界层平均结构和通量进行了２４ｈ数值模拟，得到一些较为合理的结果，给出了不同下垫面上晴天和夜间的边界层结构特征和通量演变，边界层结构与下垫面和天气条件关系甚密，并与已有观测结果基本一致．     

地表热通量的变化对边界层热力对流卷的影响

以1995年8月14日在Florida观测(SCMS实验期间)的位温、水汽和风速等为初始化的大涡模拟结果,分析研究了边界层对流卷的发展及地表热通量对边界层热力对流卷的影响。分析了热力对流卷的位温、垂直速度及水汽混合比的关系。结果表明在边界层对流卷中,上升气流较暖湿,下沉气流较干冷。还研究了边界层对流卷的演变,结果表明当地表热通量增大时,对流会变得非常活跃,对流层发展的高度也会加深。而当地表热通量增大致超过对流卷维持的临界值时,已经无法观察出对流卷的线性特点。利用地表热通量对对流卷形成和消散的敏感性实验模拟结果,分析得出地表热通量改变时,对流卷的组织性和对流的强度发生的相应变化。减小地表热通量时,对流的强度明显减弱。对流卷的组织性较显著。增加地表热通量时,对流的强度增大,对流会变得很不规则,但当地表热通量太大时,已经看不到有组织的对流卷。研究结果表明对流卷的维持需要一定的地表热通量。     

北京昆玉河夏季水-气界面CO2通量日变化研究

以昆玉河为例,采用LGR-动态通量箱法,对城市河流夏季水-气界面CO2释放通量进行24h连续监测．结果表明,观测点处水-气界面CO2释放通量具有明显的日变化特征．24h内CO2释放通量在-27．18～12．51mg·m1·h1,平均值-7．28mg·m-2·h-1,昼间平均值为-8．81mg·m-2·h-1,夜间平均值为-4．22mg·m-2·h．24h内水-气界面CO2通量,极大值出现在21：20为12．51mg·mq·h-1,极小值出现在6：20为-27．18mg·m1·h～．在夏季城市河流水-气界面CO2通量受到气温、风速、总磷（TP）、总氮（TN）、总碱度（TA）等因素影响,使城市河流成为大气CO2的碳“汇”之一．     

半干旱区近地层动量热通量计算

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站2006年12月-2007年2月铁塔观测所得的7层风、温、湿资料,采用梯度法计算了摩擦速度、摩擦温度、湍流动量通量和感热通量,并将2007年2月的通量计算值与开路涡度协方差系统观测值进行比较.结果表明:动量通昔和感热通量与稳定度有密切关系.均随稳定度的增加而减小.动量通量和感热通量均有明显的日变化,中午时段最大,夜晚最小.动量通昔无论在何种稳定度条件下均是由上向下输送;感热通量白天均是由下向上输送,夜间均是由上向下输送.在冬季,动量通量和感热通量的月平均值都是在12月最小,在2月最大,且动量通量的月平均值远小于感热通量的.2月的动量通昔散布图斜率为1.096,相关系数R为0.761;感热通量散布图斜率为1.015,相关系数R为0.957.     

泥河水库夏季水–气界面甲烷通量日变化研究

为研究东北地区灌溉型水库的甲烷日排放特征,试验采用静态浮箱法于2008年7月测定了泥河水库水–气界面的甲烷通量.结果发现,泥河水库夏季甲烷平均排放通量为13.48 mg/(m2.h);夜间(21:00)甲烷排放最低,日间(5:00和9:00)最高.不同时刻的甲烷通量存在显著差异(P<0.05)2,1:00的甲烷排放通量显著低于5:00和9:00的甲烷通量.泥河水库出水口、库中心和进水口的甲烷通量差异不显著.相关分析表明,甲烷通量与总氮存在显著正相关(P<0.05),与气温、水温、水中总有机碳、水中溶解有机碳、总磷、水深、风速、溶氧等环境因子均未达到显著相关.     

适用于冰雪条件下的通量箱设计及野外实验

基于汞污染物特征,介绍了地气界面间汞交换通量研究现状,详细阐述了目前广为使用的通量箱法的优缺点,在分析讨论箱体法过程的基础上,结合冰雪条件应用和本科教学创新实验的目标,对传统箱体法提出了若干改良设计,并初步探索了应用改良箱体法进行冬季研究的主要内容,本研究是本科生教学实验改革与创新的有益尝试。     

红枫湖水面挥发性汞释放通量的测定

本文研究应用通量箱 (FluxChamber)方法研究Hg在湖水表现挥发性汞的流通释放量 ,研究在贵州红枫湖进行 ,当水温在 2 0 - 2 4℃时 ,湖面汞的释放量在 89- 196ng·h- 1·m- 2 。平均 12 3ng·h- 1·m- 2 。汞的释放通量白天达到最大值 ,而夜间降到最小 ,湖泊表面挥发性汞的释放通量均具有显著的昼夜变化规律 ,湖面汞的流通量与太阳辐射相关 ,与底泥中汞含量也明显相关     

附增缓冲区的膜-生物反应器临界通量改进测定法

利用改进的通量阶梯式递增法对膜-生物反应器(MBR)中的临界通量进行了测定,同时对不同缓冲时间下的测定值差异进行了研究.结果表明:延长缓冲区的等待时间,可有效降低通量-跨膜压差(Flux-TMP)与通量-膜渗透性(Flux-Permeability)的不对称性,削弱Flux-TMP滞后效应,降低膜面残余污染阻力,提升次临界区内污染可逆性.附增缓冲区的临界通量测定法可更好地表征膜组件过滤性能随通量的变化规律,减缓可逆污染对测定结果产生的影响.