傳統生態學是通過測量生態系統生物量和土壤呼吸的時間變化來確定淨生態系統碳交換量的年變化，近年來渦度相關技術逐漸成為估算淨生態系統碳交換量的一種重要方法，而這種方法的廣泛使用是以長期的流體力學和微氣象學的田間試驗研究及微氣象觀測儀器、計算機技術的發展為基礎，經過不斷發展和改進才實現的。目前開路和閉路系統是使用最為廣泛的兩種渦度相關通量觀測系統，也是各區域通量觀測網路和全球通量網建立的技術平台( Baldocchi, 2003 )。
基本介紹
- 中文名：通量測定新技術
- 外文名：Flux measurement new technology
- 傳統方法：生態系統生物量和土壤呼吸的時間
- 新興方法：渦度相關技術
- 基礎：觀測儀器、計算機為基礎，
- 觀測系統：開路和閉路系統
航空地面觀測,渦動相關,其他新方法,
航空地面觀測
在全球範圍內用渦度相關技術進行通量測定雖然已經取得了可喜的成果，但因渦度相關技術本身還存在眾多局限性，如只適用於平坦地形的通量測定、在複雜地形和植被上的觀測結果具有較大的不確定性和誤差；渦度相關觀測的空間代表性及其觀測覆蓋的地表面積很有限渦度相關還無法準確地觀測土壤呼吸及其各組分(自養呼吸和異養呼吸)等，要更全面準確地觀測全球陸地生態系統通量及各組分、提高通量觀測的空間代表性，迫切需要引進和開發新的觀測技術。目前已經出現一種可替代的航空通量觀測技術，航空地面觀測已有近二十年的歷史，但將航空觀測與渦度相關技術相結合進行通量觀測只是近幾年才出現。因航空通量觀測覆蓋的面積大、空間區域代表性強，在歐洲通量網和一些大型國際研究計畫中已開始啟用航空通量觀測技術。但由於航空通量觀測本身容易受天氣條件和航空技術的限制，目前還無法像地面通量塔那樣進行長期的連續觀測。此外航空渦度相關通量觀測的footprint及其飛行距離都較大，很難保證下墊面的均質性，其觀測結果較難與通量塔的結果進行直接比較；夜間大氣微量氣體濃度的垂直梯度大，航空觀測結果與飛行高度密切相關，夜間的航空觀測結果幾乎無法使用。儘管如此，航空通量觀測仍然具有相對優勢並且在未來具有廣泛的套用潛力，人們仍在努力改進航空觀測的技術水平，減少其觀測中的不確定性以提高結果的可靠性，期望在未來將航空觀測與地面定點通量觀測相結合，綜合各種觀測方法的優點，提高全球通量觀測的區域代表性和觀測結果的可靠性。
渦動相關
呼吸碳排放是陸地生態系統與大氣同最重要的碳通量之一，由於人們對土壤呼吸的理解不夠，從而限制了人類預測陸地生態系統對未來全球變化回響的能力。目前渦度相關測得的CO2通量(NEE)是生態系統光合作用碳吸收(GPP)與呼吸作用碳排放(Re)之間的淨收支。估算陸地生態系統的初級生產力和量化生態系統呼吸強度，或驗證生態系統碳循環模型參數和遙感植被指數，需要將觀測的NEE分解為GPP和Re，並分別進行量化(Baldo·chi,2003)。目前常用的幾種土壤呼吸觀測方法都存在很多不足，如靜態箱式法會改變觀測箱內外的大氣和土壤條件(水分、溫度、風速等)，致使觀測結果與真實值不符動態箱式法難以實現長期自動觀測、難以區分生態系統的自養呼吸和異養呼吸。因此，開發和套用新的土壤呼吸儀器對於更準確地觀測土壤呼吸及全球碳循環研究都具有重要的意義。FLUXNET研究群體已經認識到這一點，已將開發新的土壤呼吸儀器作為未來通量觀測研究的重要內容之一。
其他新方法
此外，穩定性同位素技術、無線感測器、無線網路傳輸也是新興起的觀測技術。同位素觀測技術在未來的通量觀測中有巨大的套用潛力無線感測器和無線數據傳輸技術可以擺脫目前實驗觀測受到的電力限制、減少因傳輸距離造成的信號衰減、實現通量觀測的實時數據監控，能大大提高通量觀測的套用範圍和觀測精度，這些都是FLUXNET要提高和改進通量觀測水平所急需採用的觀測技術。
此外，在未來的通量觀測中，不同空間尺度的聯合觀測及各種觀測結果間的尺度轉換是深入理解不同時空尺度上的碳循環過程及量化區域或全球碳收支的主要方法。目前已有較先進的儀器可測定葉片尺度的植物光合作用和根系呼吸作用(如LI-6400等光合測定系統)而渦度相關法已經成為一種觀測群落尺度(10 km)生態系統交換量的有效手段並被廣泛接受和套用航空觀測是近些年新興起的用來研究區域尺度(10km)的邊界層大氣運動及大氣與地表植被聞微量氣體和能量交換過程的觀測手段，但目前這種技術還只是在歐洲部分地區試用。在不久的未來，若將航空通量觀測套用到國家或區域通量觀測網路，並與地面定點觀測及全球衛星遙感觀測相結合，將有助於人們估算區域植被一大氣的通量及評價全球碳循環和碳收支狀況。此外，不同尺度的地面觀測資料還可以驗證和參數化各種大氣傳輸模型以及生態系統過程模型，改善模型模擬結果的精確度，提高模型在尺度轉換計算和預測過程中的精度，最終減小全球碳循環和碳收支研究中的不確定性。
