[发明专利]涡动通量观测能量不平衡校正方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供了一种涡动通量观测能量不平衡校正方法、装置及电子设备，涉及气象监测技术领域，其中该方法在能量不平衡校正中，将预设时间尺度的通量数据转换为日尺度通量数据，利用波文比对日尺度通量数据进行校正，然后由校正的日尺度数据获得校正的预设时间尺度的通量数据。由于日尺度土壤热通量通常为零，因此避免了土壤热通量参与校正计算，进而有效缓解了现有技术中直接利用波文比法进行能量不平衡校正时，由于通量之间时间或者空间上不匹配而造成的不确定性问题，实现了对涡动观测通量的能量不平衡现象的有效校正，有利于得到更符合实际的通量数据。

技术领域

本发明涉及气象监测技术领域，尤其是涉及一种涡动通量观测能量不平衡校正方法、装置及电子设备。

背景技术

涡动相关方法(简称EC)是当前广泛采用的通量观测方法之一，包括中国通量网(ChinaFlux)在内的多个长期通量观测研究站点使用涡动相关通量观测系统进行近地层地气交换过程中水、热、CO₂等通量的观测。地气交换过程基于能量平衡的原理，即潜热通量与感热通量的总和与地表可利用能量(地表净辐射与土壤热通量的差值)相等。

但是涡动相关系统观测得到的通量数据存在严重的能量不平衡问题，即该系统观测得到的潜热通量与感热通量的总和通常小于地表可利用能量10％-30％。为了进行涡动观测通量能量不平衡的校正，很多研究采用波文比不变法。该方法假定半小时平均波文比(感热通量与潜热通量的比值)，在涡动通量观测中得到了准确的测量，即校正前后波文比保持不变，进而通过对地表可利用能量即地表净辐射与土壤热通量的差值，按波文比分配得到校正后的半小时平均潜热通量和感热通量。

然而，地表可利用能量中的土壤热通量通常通过土壤热通量板测量得到，仅代表点尺度的空间区域，而净辐射通量与潜热通量和感热通量则是基于面尺度区域的测量数据，因此，土壤热通量与其它通量存在严重的空间不匹配问题。且由于土壤热通量测量困难，测量数据缺失等，经常导致很难获得与要校正的通量数据在时间和空间上相匹配的土壤热通量数据，从而使得常规波文比法在能量不平衡校正中存在严重不确定性。

因此，目前直接利用波文比法进行能量不平衡校正时，由于通量之间时间或者空间上不匹配，导致能量不平衡校正存在严重不确定性问题，不利于获取准确的通量数据。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种涡动通量观测能量不平衡校正方法、装置及电子设备，以有效避免直接利用波文比法进行预设时间尺度能量不平衡校正时，由于通量之间空间尺度不匹配的影响而造成的不确定性，从而获取准确的通量数据。

第一方面，本发明实施例提供了一种涡动通量观测能量不平衡校正方法，包括：

获取一天内以预设时间为采集间隔的多个预设时间尺度的涡动观测通量数据及多个所述预设时间尺度的净辐射通量数据，所述预设时间尺度的涡动观测通量数据包括未校正预设时间尺度的潜热通量数据、未校正预设时间尺度的感热通量数据；

根据所述预设时间尺度的涡动观测通量数据及所述预设时间尺度的净辐射通量数据，确定日尺度通量数据；所述日尺度通量数据包括未校正日尺度潜热通量数据、未校正日尺度感热通量数据及日尺度净辐射通量数据；

基于能量平衡方程和波文比，对所述日尺度通量数据进行能量不平衡校正，得到校正后的日尺度潜热通量数据和校正后的日尺度感热通量数据；

根据每个所述预设时间尺度的涡动观测通量数据、所述日尺度通量数据、校正后的日尺度潜热通量数据和校正后的日尺度感热通量数据，确定对应的校正后的预设时间尺度的潜热通量数据和校正后的预设时间尺度的感热通量数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述预设时间尺度的涡动观测通量数据及所述预设时间尺度的净辐射通量数据，确定日尺度通量数据包括：