碳通量及碳同位素通量连续观测方法与技术

《碳通量及碳同位素通量连续观测方法与技术》以近地边界层大气科学的基本理论为基础，从标量物质守恒方程出发，系统论述了植被-大气和土壤-大气界面CO2及其碳同位素通量连续观测所涉及的基本原理、系统设计、仪器安装、数据质控及应用实践等。主要内容包括：生态系统CO2及其碳同位素的浓度和通量特征及其影响机制，CO2及其碳同位素的浓度与三维风速的测量技术和方法，涡度协方差通量、箱式通量和通量梯度连续观测方法与技术的理论与实践，通量方法与技术在生态系统和土壤碳通量组分拆分中的应用等。

第1章生态系统CO2及其碳同位素浓度与通量的连续观测技术和方法1
1.1引言2
1.2基本概念及术语3
1.2.1CO2浓度与通量3
1.2.2CO2同位素比值与通量比值6
1.3生态系统CO2及其碳同位素浓度和通量9
1.3.1生态系统CO2浓度和通量的影响因素9
1.3.2生态系统CO2产生与转化过程及其碳同位素效应10
1.3.3生态系统CO2及其碳同位素浓度和通量的变异特征13
1.4生态系统通量观测技术和方法15
1.4.1通量观测技术原理与应用15
1.4.2植被-大气间通量观测技术和方法17
1.4.3土壤-大气间通量观测技术和方法19
参考文献21
第2章植物光合与呼吸过程CO2及其δ13C变异特征与驱动机制28
2.1引言28
2.2植物碳过程及其同位素效应概述30
2.2.1植物光合与呼吸作用的碳过程概述31
2.2.2植物光合与呼吸过程的碳同位素效应概述31
2.3植物光合与呼吸作用的碳过程32
2.3.1植物叶片结构及其碳过程32
2.3.2植物茎干结构及其碳过程34
2.3.3植物根系结构及其碳过程36
2.4植物光合与呼吸过程的碳同位素效应37
2.4.1植物光合过程的同位素效应38
2.4.2植物后羧化过程的同位素效应41
2.4.3不同碳过程及其同位素效应下植物的δ13C特征45
2.5应用实践与研究进展46
2.5.1碳分配模式与驱动机制46
2.5.2生态系统光合与呼吸组分拆分47
2.6结论与展望48
参考文献49
第3章土壤呼吸CO2的产生和迁移过程及其同位素效应55
3.1引言56
3.2土壤CO2产生过程及其同位素效应57
3.2.1植物源CO2及其同位素效应58
3.2.2土壤有机质源CO2及其同位素效应60
3.2.3非生物源CO2及其同位素效应63
3.3土壤CO2气态迁移过程及其同位素效应64
3.3.1土壤有机碳积累与损失形式及其过程64
3.3.2气体扩散迁移过程及其同位素效应65
3.3.3气体非扩散迁移过程及其同位素效应67
3.4土壤CO2非气态形式的迁移过程及其同位素效应68
3.4.1土壤溶解无机碳迁移过程68
3.4.2土壤CO2溶解与迁移过程的影响机制70
3.4.3土壤CO2溶解与迁移过程的同位素效应74
参考文献76
第4章同位素质谱技术测定CO2碳同位素组成的分析误差校正与数据标准化86
4.1引言87
4.2仪器原理、组成及分类88
4.2.1仪器工作与测定原理88
4.2.2仪器组成及其现状89
4.2.3样品测试与数据分析90
4.3仪器性能确认与维护92
4.3.1仪器性能确认92
4.3.2仪器日常维护93
4.4分析误差来源及其校正方法94
4.4.1记忆效应和时间漂移及其校正方法94
4.4.2信号强度依赖性及其校正方法95
4.5标准物质及数据标准化100
4.5.1标准物质的选择100
4.5.2数据标准化方法103
4.5.3降低标准化不确定性方法104
4.6存在问题及注意事项104
4.6.1样品代表性与有效转化105
4.6.2仪器信号强度与样品进样量的权衡105
4.6.3分析误差校正与数据标准化方法105
4.6.4数据精度和准确度评价106
4.6.5仪器的常规维护106
参考文献106
第5章气体浓度红外光谱测量技术的原理与假设及其在通量观测中的应用进展109
5.1引言110
5.2仪器原理、组成及应用分类111
5.2.1气体选择性吸收与比尔-朗伯定律111
5.2.2仪器结构组成及其应用分类112
5.2.3商业化仪器现状.115
5.3仪器设计的理论要求及假设116
5.3.1保证红外光谱选择性吸收116
5.3.2保证气体选择性吸收信号强度118
5.3.3保证有效信号检测与采集频率120
5.3.4避免仪器零点和跨度漂移122
5.4仪器安装、维护与性能评价123
5.4.1仪器安装、调试与运行维护123
5.4.2仪器维护要点127
5.4.3仪器性能评价方法129
5.5应用实践与研究进展130
5.5.1与涡度协方差通量技术结合130
5.5.2与通量梯度或箱式通量技术结合132
5.6存在问题与研究展望134
5.6.1气体浓度观测的注意事项134
5.6.2气体通量观测的注意事项135
参考文献137
第6章三维风速测量技术的原理与假设及其在通量观测中的应用进展142
6.1引言142
6.2测量原理及应用分类144
6.2.1三维风速与坐标系144
6.2.2仪器原理及其分类146
6.2.3商业化风速仪器现状150
6.3仪器设计的理论要求与假设153
6.3.1高频三维风速仪器的理论要求与假设153
6.3.2低频一维风速仪器的理论要求与假设158
6.4仪器安装、维护与数据质量评价159
6.4.1仪器安装注意事项159
6.4.2仪器维护注意事项162
6.4.3数据质量评价注意事项163
6.5应用实践与研究进展164
6.5.1高频风速测量及其应用进展164


6.5.2低频风速测量及其应用进展166

……