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科研进展

STE:大气所成功研发同步测量N2O、CH4和CO2通量的装置

  氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)是大气中最重要的三种温室气体。基于湍流理论的涡动相关法是测量地气间温室气体交换通量的理想方法,该方法对生态系统干扰小,并可获得长时间序列的观测数据。然而,目前现有的基于涡动相关法的观测设备只能有效测量上述三种气体中的一种或至多两种气体的通量。 

  王凯、王东(博士生)和郑循华所在的碳氮循环团队采用一台闭路量子级联激光(QCL)气体分析仪和相关设备配件,研发了一套基于涡动相关法的通量观测装置,实现了N2OCH4CO2通量的高频连续同步测量。该装置已获国家发明专利授权(ZL201810840209.7)。 

  与此同时,研究团队应用此装置,在一个典型亚热带农田生态系统开展为期两个月的冬季观测试验,以评估其性能及其测量三种温室气体通量的适用性。研究结果表明:  

  1)该装置在极端天气条件(如雷雨、冻雨)以外的环境下均能稳定运行,日常维护简易可行; 

  2)自主设计的采样管路系统适用于各种气象环境条件,并可有效减小湍流高频部分的衰减; 

  3)试验期间,可有效检测到的N2OCH4CO2半小时平均通量的比例(即大于检测限的通量的比例)分别为100%85%96% 

  4)该观测装置的通量检测性能优于或可比于测量一种或两种温室气体的同类观测仪器设备。 

  这套观测装置的成功研发,为长周期原位观测地气间多种温室气体的交换通量,以及研究生态系统碳氮循环机理提供了一种有效的观测工具。上述研究结果近期发表于Science of the Total Environment 

  文章链接:  

  Wang D., Wang K.*, Zheng X., Butterbach-Bahl K., Díaz-Pinés E., Chen H., 2020. Applicability of a gas analyzer with dual quantum cascade lasers for simultaneous measurements of N2O, CH4 and CO2 fluxes from cropland using the eddy covariance technique, Science of the Total environment, 729: 138784.  

  授权发明专利:  

  王凯,郑循华,王东同步测量N2OCH4CO2通量的涡动相关法装置,2019-04-10中国ZL201810840209.7. 

 

 

通量观测装置的结构示意图及其测量的半小时平均通量

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