[发明专利]一种用于涡度相关观测通量数据的数据处理方法

说明书

本发明涉及一种用于涡度相关观测通量数据的数据处理方法，方法包括：采用一体式涡动相关观测系统获取荒漠草原生态系统中的涡度相关观测通量数据；涡度相关观测通量数据包括：三维风速数据、高频超声温度数据和二氧化碳密度数据和水汽密度数据；将获取的涡度相关观测通量数据进行预处理，获得通过预处理的涡度相关观测通量数据；采用二次旋转法或平面拟合法求得以各自基准面的坐标旋转矩阵。本发明提供的数据处理方法，不仅排除异常数据和天气等因素对数据的影响，而且还能够降低观测设备本身产生的难以避免的误差；使得最终获得的数据更加精确和可靠。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种用于涡度相关观测通量数据的数据处理方法。

背景技术

涡度相关法观测理论基础坚实可靠以及长期以来在通量观测研究中被广泛应用。

涡动协方差技术已经成为陆地生态系统能量和物质通量观测的主流方法.通量观测通常是在固定的单点进行的，因此必须选择一个坐标系来测量物质守恒方程的各项通量。超声风速仪坐标系不可能与不断变化的风场始终保持平行，即平均风速垂直分量不为零，因此坐标旋转是数据处理的必要步骤.通量观测中坐标系选择和旋转的基本指导原则是选择一个坐标系来测量物质守恒方程的各项通量.尽管通量观测的坐标旋转方法有一些共识，但目前没有统一的方法.分时段独立法包括二次坐标旋转计算方便，是地形平坦条件下的一种有效坐标旋转方法；但旋转后的x－y平面是一个动态变化的平面，常常因垂直速度的随机误差而产生较大的侧向应力误差，并可能由于高通滤波效应而低估通量的低频贡献.为此，有人提出一种基于长期风场变化寻找一个长期参考平面的思想，其中以平面拟合法最为常见。平面拟合法可以有效降低高通滤波效应，因而受到更多研究者的青睐。然而，在起伏不平的复杂地形条件下，传统的平面法受到质疑，因而有研究者主张采用分风向区的平面拟合解决这一问题。但该方法在复杂地形条件下有可能减小通量。由于坐标系的选择对复杂地形条件下的通量。

因此掌握涡度相关观测通量数据的数据处理技术，得到精准可靠的数据，对于采用涡度相关法获取观测数据的实验来说尤为重要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于涡度相关观测通量数据的数据处理方法，解决了荒漠、草原等相对复杂区域的数据订正的问题，包括因垂直速度的随机误差而产生较大的侧向应力误差，有效降低高通滤波效应等。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种用于涡度相关观测通量数据的数据处理方法，所述方法包括：

采用一体式涡动相关观测系统获取荒漠草原生态系统中的涡度相关观测通量数据；

其中，所述涡度相关观测通量数据包括：三维风速数据、高频超声温度数据和二氧化碳密度数据和水汽密度数据；

将获取的涡度相关观测通量数据进行预处理，获得通过预处理的涡度相关观测通量数据；

采用二次旋转法或平面拟合法求得以各自基准面的坐标旋转矩阵，并通过坐标旋转矩阵对预处理的涡度相关观测通量数据中的三维风速数据进行坐标旋转修正，获得修正处理后的涡度相关观测通量数据。

优选地，高频超声温度数据包括：高频感热通量数据；所述方法还包括：对预处理的涡度相关观测通量数据中的高频感热通量数据进行超声虚温修正。

优选地，所述方法还包括：对经过超声虚温修正的高频感热通量数据进行频率损失修正。

优选地，采用二次旋转法求得以x-y为基准面的坐标旋转矩阵包括如下步骤：