主要计算通量方法的式子汇总
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Chinese Ecosystem Research Network
海洋、陆地生态系统 碳循环和通量观测研究方法
一、 涡度相关方法(Eddy Correlation Method )
分别有下列通量的涡度：
感热通量：p H C ρωθ=⋅⋅’
’ 潜热通量：q E L ρνω=⋅⋅’’
CO 2热通量：c ’E w ρ=⋅’
式中，'w w w =- 1110T
N i
T
N
t w w dt w
==
≈
∑⎰
'θθθ=- 1110T
N
i
T
N
t dt θθθ
==
≈
∑⎰ 'q q q =- 111
T N
i
T
N
t q qdt q
==≈∑⎰
'c c c =- 111
T
N i
T
N
t c cdt c
==
≈
∑⎰
二、波文比（Bowen ’s Ratio ）方法
/H E
β= （1）
n A H E R G S =+=-- （2）
基于地表能量平衡，有效能量。有
1
1
E A β=
+ 1
H A
ββ=
+ （3）
/p C H E q
θ
βλ∆==
∆ （4）
由上式利用剖面资料，即可计算出波文比β，然后利用方程（3）计算出H 和E 。 空气动力学方法
空气动力学方法是根据近地面层空气动力学特性，计算能量和物质通量的输送过程。风速、温度、湿度、co 2或氧化亚氮输送梯度表达式为
()
m u u z
k z d ϕ*∂=
∂- (5)
()
h p H
z
C k u z d θϕρ*∂-=
∂ -
(6)
()
w v q LE
z
L k u z d ϕρ*∂-=
∂ - (7)
()
22
22,,N O C O N O C O C F z
k u z d *∂-=
∂ - (8)
由(5)—(8)可得
2
22
2
()m u k z d z τρϕ∂⎛⎫=-
⎪∂⎝⎭
(9) 2
2
1
()
()
P m h u H C k z d z z θρϕϕ-∂∂=--∂∂ (10)
2
2
1
()
()
v m w u q L E L k z d z z
ρϕϕ-∂∂=--∂∂ (11)
222222,22
1
,,()
()
N O C O N O C O m N O C O C u F k z d z
z
ρϕϕ-∂∂=--∂∂ (12)
式中，k 为Karman 常数；γ为湿度表常数，10.67;C p
hap L
γ
ε-=
=℃d
为位
移长度（d ＝0.63h ，h 为植被高）；22
,,,,m h w N
O
C O ϕϕϕϕ分别为风速、温
度、湿度和二氧化碳及氧化亚氮的稳定度通用函数，
()1,z
m m
L z L
ϕβ=+ 当
z L
≥ (13)
1
4
()(1),z m m L
z L
ϕγ=+ 当 0z L
≤ (14)
22
,()()()1,z z z h w N
O C O h
L L
L
z L
ϕϕϕβ===+ 当
0z L
≥ (15)
12
22
,()()()(1)
,z z z h w N
O C O h L
L
L
z L
ϕϕϕγ-===+ 当
0z L
≤ (16)
系数βm ,γm ,βh ,γh 见下表。
z L
的计算：
,0,015i i i i i R R z R R L R ≤⎛⎫ ⎪= ⎪ ≥ ⎪
-⎝⎭
式中，；L — Moni-Obukhov 长度；
R i — Richardson 数。有
3
2
;p g
i C u z R L kgH
u z θ
θ
ρθ*
∂∂=
=
∂⎛⎫
⎪∂⎝⎭
热量平衡方法
这是一种以能量守恒定律为基础的计算方法。实际上是一种余项法。
在环境生态研究中如有辐射观察资料时，使用此法较好。地表面热量平衡方程为
n R H L E G ++＝
或 n P
v
q R C K L K G z z
θ
ρρ∂∂=--+∂∂ （6.48）
其中，Rn 为辐射平衡，其余符号都是已知的。如果以差分代替微分，并从中解出K ，可得
()n p v R G z
K C L q
ρθρ-∆=
∆+∆
将
z
θ∂∂ 和
q z
∂∂写成差分形式
z
θ∆∆ 和
q z
∆∆， 则
()n P v q R G C K L K
z
z
θρρ∆∆-=--∆∆
或直接求出湍流热通量和蒸发耗热项，则有
()1n n P P
v P v P R G z
R G H C K
C L q z
C L q z
C θθ
ρρρθρθ
-∆-∂∆=-==
∆∂∆+∆∆+
∆ ()1
n n v v
P P v v R G z
R G q q
LE L K
L C z
C L q z
L q
ρρθρθρ-∆-∂∆=-==
∆∂∆+∆∆+∆
蒸发散量计算的微气象法