利用閉路渦動相關系統(CPEC)獲取近地面層中CO2、H2O等溫室氣體的通量過程在環境生態學中有著廣泛的應用,了解這些測量結果的準確性可以用來評估其適用范圍。盡管氣體分析儀對各種不確定性(零點漂移,增益漂移,交叉靈敏度和精密度)的范圍有詳細的說明,然而目前沒有模型與方法將各種不確定性整合為總體不確定性,即準確性(Accuracy),而準確性往往是數據應用時最需要的。
Campbell Scientific與中國科學院沈陽應用生態所“清原科爾塔群”研究團隊采用國際標準對準確性的定義,推導出了氣體分析儀測量CO2/H2O混合比的總體準確性模型。結果發現,總體準確性可由零點漂移(
基于大氣物理學理論和生態學背景,為在大氣邊界層和生態系統中獲取的CO2和H2O有關數據的應用,適用性地評估了閉路渦動相關系統氣體分析儀測量CO2和H2O的準確性。
結果如下:
一、氣體分析儀的CO2準確性為±0.78 μmol CO2 mol-1(相對±0.18%),H2O準確性(±0.15 mmol H2O mol−1)。
二、精密度(precision)和交叉靈敏度(cross sensitivity)是次要的不確定性,而零點漂移和增益漂移(zero drift and gain drift)是主要的不確定性;同時指出了渦動相關系統在野外工作中自動標定的重要性。
三、在生態系統中,渦動相關系統的自動標定(包括零點和CO2/H2O跨度)可以將CO2的測量準確性提高36%(±0.74至±0.47 μmol CO2 mol-1);將H2O的測量準確性提高27%(±0.15至±0.11 mmol H2O mol-1)。
這項研究有兩點主要發現
一、H2O的相對準確性應在一定條件下定義,籠統使用1%或2%定義是不合理的,且往往會誤導數據使用者。合理的定義對科研工作者選擇設備具有指導意義。
二、在低溫(如冰點以下)或干旱地區,增益漂移對H2O測量準確性的影響可忽略。在寒冷的冬季,野外工作者不必擔心對氣體分析儀H2O的跨度訂正。