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u* 阈值滤波涡度相关通量法

Eddy Covariance Flux Method in Ustar Threshold Filtering

在通量塔上以高频同步测量垂直风速脉动 w′ 与目标气体浓度脉动 c′，计算协方差 w′c′ 的均值即得到地表与大气间的瞬时通量，代表数公里范围的净交换。…

测量原理

在通量塔上以高频同步测量垂直风速脉动 w′ 与目标气体浓度脉动 c′，计算协方差 w′c′ 的均值即得到地表与大气间的瞬时通量，代表数公里范围的净交换。

u* 阈值滤波涡度相关通量法的信号链路与响应形态（示意）。

典型规格

采样频率 10~20 Hz；通量 = w′c′ 平均；常用 30 分钟平均通量；数据后处理含去趋势、坐标旋转、WPL 校正

成熟度

Established

应用领域

生态 · Ecology

优点直接测量、物理基础严格、非破坏、可连续长期观测、代表大空间尺度（足迹）。夜间 u* 低于阈值时通量测值受平流污染，是碳收支年总量估计的最主要不确定度源。

局限需高频数据（10~20 Hz）与严格数据质量（稳态/湍流发展检验）；夜间低湍流时通量低估；足迹受风况影响。阈值经 u* 分箱敏感性检验确定；对碳通量 <0.1 m/s 常直接剔除。

按摩擦风速阈值（常用 0.1~0.3 m/s）筛选夜间弱湍流数据，控制呼吸通量估计偏差。仪器置于充分发展的湍流层（常通量层内），传感器间距小、同高度；塔顶避开遮挡。

工程要点生态领域：生态通量观测强调能量闭合与足迹分析；单点观测需配套通量塔或梯度系统，否则解释力有限。

空气中 CO₂ 的体积分数，本底约 420 ppm（2020 年代）。

大气中甲烷的浓度，是重要温室气体与沼气/泄漏安全指标。

空气质点水平运动速率，通常取给定时段的平均风速与瞬时最大风速。

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