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                    中國通量觀測研究網絡(ChinaFLUX)專題 II 區論文(已發表) ? 版本 ZH3 Vol 6 (1) 2021
                    下載
                    2003–2010年內蒙古錫林浩特典型草原碳水通量觀測數據集
                    A dataset of carbon and water fluxes over Xilinhot temperate steppe in Inner Mongolia (2003 – 2010)
                    ?>>
                    : 2020 - 05 - 13
                    : 2021 - 02 - 04
                    : 2020 - 11 - 26
                    : 2021 - 03 - 31
                    极速快三
                    1206 8 0
                    摘要&關鍵詞
                    摘要:渦度相關技術使精確測定生態系統尺度上的水熱通量和CO2通量成為可能,其觀測數據是有關碳水循環模型開發和驗證、精確估算生態系統碳源/匯和水分平衡所需數據的重要來源。本數據集為中國通量觀測聯盟(ChinaFLUX)首批觀測站點內蒙古站(位于中國科學院內蒙古草原生態系統定位研究站1979年圍封樣地)的生態系統通量觀測數據。本數據集嚴格遵循ChinaFLUX標準化的生態系統碳水通量和關鍵氣象數據質量控制和規范體系而形成。本數據集可以為分析我國典型草原對全球變化的響應及其機制提供重要的數據。
                    關鍵詞:典型草原;渦度相關技術;水熱通量;碳通量;氣象因子
                    Abstract & Keywords
                    Abstract:?Eddy covariance technology makes it possible to accurately measure water and CO2 fluxes on the ecosystem scale. The data measured by eddy covariance technology are important to the development and verification of carbon-water cycle models and to accurate estimation of carbon sources/sinks and water balance of ecosystem. This dataset is the fluxes data from Inner Mongolia Station (located in a 37-year ungrazed grassland of Inner Mongolia grassland ecosystem Positioning Research Station, Chinese Academy of Sciences). This dataset is analyzed in strict compliance with the ChinaFLUX standardized ecosystem carbon water flux and key meteorological data quality control and specification system. It can provide important data for analyzing the mechanism of typical steppe in China and its response to global change.
                    Keywords:?typical grassland;?eddy covariance technology;?water and heat flux;?carbon flux;?meteorological factor
                    數據庫(集)基本信息簡介
                    數據庫(集)名稱2003–2010年內蒙古錫林浩特典型草原碳水通量觀測數據集
                    數據通信作者王艷芬(yfwang@ucas.edu.cn)
                    數據生產者觀測研究站觀測人員負責人所屬研究所
                    內蒙古站郝彥賓、王艷芬王艷芬中國科學院大學
                    數據時間范圍2003–2010年
                    地理區域內蒙古錫林浩特典型草原生態系統(長期圍封樣地)
                    數據量51.5 MB
                    數據格式*.xlsx
                    數據服務系統網址http://www.cnern.org.cn/data/initDRsearch?cid=SYC_A02
                    http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.996
                    基金項目中國科學院戰略性先導科技專項(XDA20050103、XDA19030202)
                    數據庫(集)組成數據集分為半小時、日尺度、月尺度和年尺度4個碳/水通量和氣象數據產品表格,其中碳/水通量數據半小時數據集包含缺失數據插補前和插補后兩類。數據集的指標包含生態系統CO2通量、潛熱通量、顯熱通量、空氣溫度、土壤溫度、土壤濕度、降水、總輻射和光合有效輻射。
                    Dataset profile
                    TitleA dataset of carbon and water fluxes over Xilinhot temperate steppe in Inner Mongolia (2003 – 2010)
                    Data corresponding authorWang Yanfen (yfwang@ucas.edu.cn)
                    Data producerStationObserverCurrent DirectorAffiliation
                    Inner MongoliaHao Yanbin,Wang YanfenWANG YanfenUniversity of Chinese Academy of Sciences
                    Time range2003–2010
                    LocationXilinhot temperate steppe in Inner Mongolia (long-term ungrazed grassland)
                    Data amount51.5 MB
                    Data format*.xlsx
                    Data service system<http://www.cnern.org.cn/data/initDRsearch?cid=SYC_A02>
                    <http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.996>
                    Sources of fundingNational key research and development program (2016YFC0501801); the CAS Strategic Priority Research Programmer (A) (XDA20050103, XDA19030202).
                    Dataset compositionThe dataset is divided into four carbon/water flux and meteorological data product tables: half-hour, daily, monthly and annual scales, in which the half-hour carbon/water flux dataset contains two types of missing data before and after interpolation. The indicators of the dataset include ecosystem CO2 flux, latent heat flux, sensible heat flux, air temperature, soil temperature, soil moisture, precipitation, total radiation and photosynthetically active radiation.
                    引 言
                    草原生態系統作為全球生態系統的重要類型,不僅是世界分布面積最廣的自然植被類型,而且也是陸地和大氣間物質和能量交換的重要生態系統,其碳收支的動態變化研究在全球變化背景下準確估算碳收支平衡中起著重要的作用[1-2]。與其他生態系統類型相比,由于對諸如降水等環境因子變化非常敏感,總初級生產力(Gross primary productivity)在不同的時空尺度上表現出大的季節和年際變化,因此在確定草原生態系統碳源/匯功能及其驅動機制方面存在著很大的限制和不確定性[3-4]。溫帶典型草原作為我國歐亞大陸草原中最具有代表性和典型性的草原
                    類型之一,其覆蓋面積約有4.1×107 hm2,約占國土總面積的10.5%。它不僅是我國重要的畜牧業生產地,而且對全球和局地輻射和能量交換具有重要的影響意義,對我國北方氣候有著特殊的影響[5]。放牧和圍封管理是該生態系統兩種重要的利用方式。尤其是圍封禁牧管理,是退化草地恢復與重建的重要措施之一。其生態效應不僅體現為高效的生產力和穩定性,而且也表現為其凈固碳功能的大小。因此,長期的、連續有效的碳水通量觀測,對評價其在陸地生態系統固碳功能和對氣候反饋作用的大小必不可少[6]。
                    基于微氣象學理論的渦度相關技術使精確、長期連續的測定大氣與生態系統碳水交換通量得以實現,對精確評價全球陸地生態系統碳匯/碳源的功能以及全球碳循環模型的發展起著舉足輕重的作用。它不僅讓生態系統尺度與大氣之間水熱通量和溫室氣體交換功能和過程的直接測定成為現實[7,8,9],而且成為國際通量觀測網絡(FLUXNET)和中國通量觀測研究網絡(ChinaFLUX)生態系統碳水通量觀測的主要技術手段[10]。其觀測數據成為從局地、區域到全球尺度各種碳循環模型及有關遙感觀測的檢驗和驗證的依據[11-12]。
                    本數據集為2003–2010年ChinaFLUX內蒙古錫林浩特站的碳水通量和常規氣象要素觀測數據集。研究站點位于中國科學院內蒙古草原生態系統定位研究站1979年圍封樣地。數據集包含生態系統CO2通量、感熱通量、潛熱通量、空氣/土壤溫度、土壤濕度、降水、總輻射、凈輻射和光合有效輻射等觀測指標,形成了半小時、日尺度、月尺度和年尺度4類產品。雖然2003–2005年的數據曾經被共享,但是只是半小時和日尺度,長期的、系統的、多時間尺度的數據集并沒有被共享。
                    1 ? 數據采集和處理方法
                    1.1 ? 數據采集
                    內蒙古錫林浩特通量站隸屬于ChianFLUX 2003年正式建立的碳水通量聯合觀測研究的8個觀測站點之一,于2003年4月底完成建設,是ChinaFLUX的首批觀測臺站(表1)。測量系統主要包括一套開路渦度相關系統和一套常規氣象要素測量系統。渦度相關系統主要測量離地面2.5 m高的CO2通量、潛熱和感熱通量,包括一個開路CO2/H2O遠紅外CO2氣體分析儀(LI-7500, LI-COR, Lincoln, NE, USA)和一個三維超聲波測風儀(CSAT3, Campbell Scientific Inc, MS, USA)。采樣頻率是10 Hz,每半個小時平均值記錄在數據采集器中(CR5000, Campbell Scientific Inc, MS, USA)。
                    表1 ? 內蒙古通量站經緯度、植被和土壤的基本特征
                    站名經度緯度優勢植物冠層高度(m)葉面積指數(m2m-2土壤類型質地
                    內蒙古溫帶典型草原通量觀測研究站116°24'14.4″E43°19′31.8″N羊草(Leymus Chinensis)冰草(Agropyron cristatum)、大針茅(Stipa grandis)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa )和寸草苔(Carex duriuscula0.5 m1.4暗栗鈣土輕壤土
                    常規氣象要素測定系統包括安裝在離地面1.5 m的輻射測定儀(CNR-1, Kipp & Zonen, NY, USA)和光量子測定儀(LI190SB,Li-COR,Lincoln,NE,USA),用于測量凈輻射和光合有效輻射。同時在離地面1.5 m和2.5 m處測量溫度、相對濕度(HMP45C,Vaisala,Woburn,MA,USA)和風速。土壤溫度(地面以下0.05 m、0.10 m、0.20 m、0.5 m、1.0 m)、土壤含水量(地面以下0.05 m、0.2 m、0.5 m,DR,Campbell Scientific,Logan,UT,USA)、土壤熱通量(地面以下0.05 m, HFP01, HUKESEFLUX, Delft, Netherlands)、降水量等要素也同時監測。每30min輸出一組平均值記錄在數據采集器(CR23X,Campbell Scientific,Logan,UT,USA)中。
                    1.2 ? 數據處理和產品加工方法
                    通量站的所有數據處理是嚴格按照ChinaFLUX技術體系完成碳水通量原始觀測數據的標準化質量控制和數據處理,包括數據質量控制、缺失數據插補、CO2通量數據拆分。因這些方法和步驟在張雷明等發表的《2003–2005年中國通量觀測研究聯盟(ChinaFLUX)碳水通量觀測數據集》[10]中已有了詳細的描述,本數據集不再累述。
                    2 ? 數據樣本描述
                    本數據集由64個Excel文件組成,總數量為51.5 MB(表2),包括2003–2010年共8年半小時、日、月和年尺度4個時間尺度的碳水通量和氣象2類數據。其中2003年數據開始采集時間為4月。根據不同的時間尺度和數據要素不同,數據文件的名稱格式為“年份+臺站+數據類型+時間尺度.xlsx”,其中,“數據類型”分別為碳水通量和氣象數據,“時間類型”分別為半小時、日、月和年尺度。如“2010年內蒙古氣象30分鐘數據.xlsx”和“2010年內蒙古通量30分鐘數據.xlsx”。數據示例見表2、表3。
                    表2 ? 通量觀測數據
                    數據項數據類型計量單位數據項說明示例
                    半小時尺度日尺度月尺度年尺度
                    數字年份2004
                    數字月份6
                    數字日期1
                    數字小時9
                    數字分鐘30
                    CO2通量數字mgCO2 m-2 s-1gCm-2d-1gCm-2 m-1gCm-2y-1經過質控、異常值剔除和插補后的CO2通量,包括NEE,Reco和GEE?0.0090
                    潛熱通量數字W m-2MWm-2 d-1MWm-2 m-1MW m-2 y-1經過質控和異常值剔除后的潛熱通量112.26
                    顯熱通量數字W m-2MW m-2 d-1MWm-2 m-1MW m-2 y-1經過質控和異常值剔除后的顯熱通量175.24
                    數據表頭說明:30分鐘尺度(1)“質控NEE”,“質控LE”和“質控LS”分別表示經過質控和異常值剔除后的凈生態系統CO2交換(mgCO2 m-2 s-1),潛熱(W m-2)和顯熱通量(W m-2);(2)“插補NEE”,“插補LE”和“插補LS”分別表示經過質控和異常值剔除后插補的凈生態系統CO2交換(mgCO2 m-2 s-1),潛熱(W m-2)和顯熱通量(W m-2)(3)估算呼吸(mgCO2 m-2 s-1)和GEE(mgCO2 m-2 s-1)分別表示測量/估算缺失的生態系統呼吸和估算總生態系統CO2交換。
                    日、月和年尺度:NEE,Reco和GEE分別表示日、月和年尺度累積的凈生態系統CO2交換(Net Ecosystem Exchange),生態系統呼吸(Ecosystem Respiration)和總生態系統CO2交換(Gross Ecosystem Exchange),在日、月和年尺度上的單位分別是gC m-2 d -1、gC m-2 m-1 和gC m-2 y-1。其中無法統計的值以-99999表示。
                    表3 ? 半小時氣象觀測數據
                    數據項數據類型計量單位數據項說明示例
                    數字年份2004
                    數字月份1
                    數字日期1
                    數字小時0
                    數字分鐘30
                    二層空氣溫度(Ta)數字不同時間尺度上植被冠層上方的空氣溫度?14.28
                    五層土壤溫度(Ts)數字不同時間尺度上不同深度的土壤溫度?13.92
                    三層土壤濕度(Smoist)數字不同時間尺度上不同深度的土壤含水量?11.49
                    二層土壤熱通量(G)數字W m-2不同時間尺度上不同深度的土壤熱通量?5.093
                    二層空氣相對濕度(RH)數字%不同時間尺度上植被冠層上方的空氣相對濕度76.24
                    二層水汽壓(Pvapor)數字kPa不同時間尺度上植被冠層上方的實際水汽壓0.136
                    二層風速(WS)數字m s-1不同時間尺度上植被冠層上方的平均風速1.617
                    二層風向(WD)數字°植被冠層上方的風向281
                    大氣壓強(P)數字kPa植被冠層上方的大氣壓強87
                    向下/向上長波輻射(DLR/ULR)數字W m-2不同時間尺度上長波輻射平均值0
                    向下/向上短波輻射(DR/SR)數字W m-2不同時間尺度上輻射平均值0.027
                    凈輻射(Rn)數字MJ m-2不同時間尺度上凈輻射平均值?43.58
                    二層光合有效輻射(PAR)數字μmol m-2不同時間尺度上光合有效輻射平均值0
                    降雨(Rain_TOT)數字mm不同時間尺度上降雨累積值0
                    注:二層空氣溫度、相對濕度、風速、風向、水汽壓、輻射表示為儀器探頭安裝在土壤表面以上的高度,第一層低于第二層安裝高度,在數據集中表示為相應的縮寫+層高度,例如空氣第一層和第二層溫度分別表示為Ta_1_AVG和Ta_2_AVG。五層土壤溫度采用類似的表示方法,第一層表示為Ts_107_1 AVG,以此類推。第一層和第二層安裝高度分別為1.5 m和2.5 m和測量深度分別為0.05 m、0.10 m、0.20 m、0.50 m和1.0 m。
                    3 ? 數據質量控制和評估
                    3.1 ? 數據質量控制
                    本數據集的所有數據嚴格按照ChinaFLUX的數據質量控制規范和要求進行質量保證。從觀測、采集、質控、處理和存儲方面均嚴格遵循ChinaFLUX的技術體系[2]。
                    3.2 ? 數據質量評價
                    基于全球通量觀測研究領域普遍使用的質量評價方法,對數據集的數據質量開展系統評價。譜分析結果表明,三維風速、CO2、H2O和溫度的功率譜在慣性子區內基本符合-2/3定律,而CO2、H2O和溫度與垂直風速的協譜在慣性子區內也基本符合-4/3定律[10]。能力閉合分析表明,內蒙古臺站的能量平衡比率平均為0.68,其值與全球通量觀測臺站能量平衡比率基本相同[7]。
                    在半小時尺度上,8年的CO2通量、潛熱通量和顯熱通量的有效數據比例分別為53.7% ±16.7%,67.3% ± 19.2%和69.2% ±19.1%(表4)。數據缺失的部分主要是在非生長季(10月至翌年4月),主要原因是冬天低溫,電量供應不足。儀器故障和維修是生長季數據缺失的主要原因。特別是2009年由于人為破壞,儀器維修時間過長導致數據缺失明顯。此外,降雨、夜間摩擦風速過低,異常數據較多也會造成部分數據的缺失。
                    表4 ? 半小時尺度內蒙古站數據質量控制后的有效數據比例(%)
                    站點名稱年份CO2通量潛熱通量顯熱通量
                    內蒙古站200376.991.594.0
                    200439.560.161.2
                    200541.261.462.4
                    200662.378.578.4
                    200756.263.265.6
                    200854.468.169.6
                    200919.629.127.0
                    201043.958.861.3
                    4 ? 數據使用方法和建議
                    本數據集由CERN綜合研究中心和ChinaFLUX綜合研究中心提供數據共享資源,用戶登錄數據資源服務網站(http://www.cnern.org.cn)后,在首頁打開碳氮水通量數據集進入相應的數據瀏覽、在線申請頁面。也可登錄Science Data Bank(http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.996)訪問數據集信息。
                    通量觀測數據的質量控制與處理是國際通量觀測研究的基礎性和必要性內容,同時也是目前尚未得到妥善解決的重要議題。因此,在本數據集使用過程中需要注意以下2個方面:
                    (1)本數據集是基于目前ChinaFLUX數據的質量控制和處理技術程序進行的數據處理,由于對基于渦度相關技術測量的碳水通量數據處理方法的多樣化,使用不同的數據處理方法取得的結果之間會存在一定的差異,共享的數據可能與臺站自行經過數據處理發表的文章中的研究結果存在一定程度的差異。
                    (2)缺失數據的插補必然會引起不確定性。由于本數據集包括了從半小時到年尺度的四類數據,尤其是日、月和年尺度是以半小時數據為基礎進行的數據累積求和,所以,以半小時為步長測量的數據的精確性和完整性影響了更大時間尺度的數據準確性。不管是用于模型驗證還是研究碳水過程的控制機制研究,建議以半小時步長未插補的數據集為準。如果估算草地生態系統的多年平均凈固碳量,建議優先選擇2003–2008年的數據。
                    致 謝
                    感謝ChinaFLUX和中國科學院內蒙古草原生態系統定位研究站的大力支持。同時也感謝ChinaFLUX聯盟其他首批觀測站點的大力協助。
                    [1]
                    BALDOCCHI D D. Assessing ecosystem carbon balance: problems and prospects of the eddy covariance technique[J]. Global Change Biology, 2003, 9: 478-492.
                    [2]
                    HUNT J E, KELLIHER F M, MCSEVERNYY T M, BYERS J N. Evapotranspiration and carbon dioxide exchange between the atmosphere and a tussock grassland during a summer drought[J]. Agricultural and Forest Meteorology. 2002, 11: 65-82.
                    [3]
                    GOULDEN M L, MUNGER J W, FAN S M. Exchange of carbon dioxide by a deciduous forest: response to interannual climate variability[J]. Science, 1996: 1576-1578.
                    [4]
                    OJIMA D S, DIRKS B O M, GLENN E P, OWENSBY C E. Assessment of C budget for grasslands and drylands of the world[J]. Water, Air, Soil Pollution, 1993, 70: 95-109.
                    [5]
                    陳佐忠, 汪詩平, 等.中國典型草原生態系統 [M]. 北京: 科學出版社, 2000.
                    [6]
                    BALDOCCHI D D, FALGE E, GU L H. Fluxnet: a new tool to study the temporal and spatial variability of ecosystem-scale carbon dioxide, water and energy flux densities[J]. Bull. Am. Meteorology Society, 2001, 82: 2415-2434.
                    [7]
                    BALDOCCHI D D, HICKS B B, MEYERS T P. Measuring biosphere-atmosphere exchanges of biologically related gases with micrometeorological methods[J]. Ecology, 1988, 69: 1331 -1340.
                    [8]
                    AUBINET M, VESALAT, PAPALED, et al. Eddy Covariance: A Practical Guide to Measurement and Data Analysis Series[M]. Netherlands: Springer, 2012.
                    [9]
                    于貴瑞, 孫曉敏. 陸地生態系統通量觀測的原理與方法(第二版) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2018.
                    [10]
                    張雷明 ,羅藝偉, 劉敏, 等. 2003–2005年中國通量觀測研究聯盟(ChinaFLUX)碳水通量觀測數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2019, 4(1). (2018-12-29). DOI: 10.11922/csdata.2018.0028.zh.
                    [11]
                    YU G R, CHEN Z, PIAO S L, et al. High carbon dioxide uptake by subtropical forest ecosystems in the East Asian monsoon region[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2014, 111: 4910-4915.
                    [12]
                    BALDOCCHI D. Breathing of the terrestrial biosphere: Lessons learned from a global network of carbon dioxide flux measurement systems[J]. Australian Journal of Botany, 2008, 56: 1-26.
                    數據引用格式
                    郝彥賓,王艷芬, 于貴瑞, 等. 2003–2010年內蒙古錫林浩特典型草原碳水通量觀測數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-11-26). DOI: 10.11922/sciencedb.996.
                    稿件與作者信息
                    論文引用格式
                    郝彥賓, 張雷明, 孫曉敏, 等. 2003–2010年內蒙古錫林浩特典型草原碳水通量觀測數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2021, 6(1). (2020-09-02). DOI: 10.11922/csdata.2020.0040.zh.
                    郝彥賓
                    Hao Yanbin
                    主要承擔工作:數據的采集、質量控制和論文撰寫。
                    (1976—),男,教授,研究方向為草原生態系統碳氮水循環和極端氣候。
                    張雷明
                    Zhang Leiming
                    主要承擔工作:碳水通量數據綜合處理方法和技術途徑。
                    (1974—),男,副研究員,研究方向為生態系統碳水循環過程與全球變化。
                    孫曉敏
                    Sun Xiaomin
                    主要承擔工作:ChinaFLUX技術體系構建。
                    (1957—),男,研究員,研究方向為地表通量的區域遙感反演。
                    于貴瑞
                    Yu Guirui
                    主要承擔工作:ChinaFLUX的總體運行與科學發展。
                    (1959—),男,院士,研究員,研究方向為生態系統與全球變化。
                    陳智
                    Chen Zhi
                    主要承擔工作:數據質量分析。
                    chenz@igsnrr.ac.cn
                    (1986—),女,副研究員,研究方向為生態系統碳循環與全球變化。
                    王艷芬
                    Wang Yanfen
                    主要承擔工作:內蒙通量站的的運行。
                    yfwang@ucas.ac.cn
                    (1969—),女,教授,研究方向為退化草地與恢復。
                    出版歷史
                    I區發布時間:2020年11月26日 ( 版本ZH2
                    II區出版時間:2021年3月31日 ( 版本ZH3
                    參考文獻列表中查看
                    中國科學數據
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