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                    中國生態系統研究網絡(CERN)專題 II 區論文(已發表) ? 版本 ZH3 Vol 6 (1) 2021
                    下載
                    1998–2018年中國科學院貢嘎山高山生態系統觀測試驗站輻射數據集
                    A radiation dataset observed by Alpine Ecosystem Observation and Experiment Station of Gongga Mountain, Chinese Academic of Sciences, during 1998–2018
                    ?>>
                    : 2020 - 05 - 19
                    : 2021 - 02 - 05
                    : 2020 - 11 - 26
                    : 2021 - 03 - 31
                    极速快三
                    1281 4 0
                    摘要&關鍵詞
                    摘要:太陽輻射控制著大氣層、水圈、生物圈及巖石圈發生的各種生物作用、化學作用及其他作用。太陽輻射作為森林生態系統的熱量和能量來源,是生態系統維持本身正常運轉和發展的原始動力,對植物光合作用、蒸騰作用及生態系統碳交換等過程有重要的影響。貢嘎山地處青藏高原東南緣,在高山生態系統中具有典型性和代表性。按照中國生態系統研究網絡(CERN)和國家生態系統觀測研究網絡(CNERN)統一規范,中國科學院貢嘎山高山生態系統觀測試驗站(簡稱貢嘎山站)開展了輻射長期監測工作。本數據集利用貢嘎山站自動輻射觀測系統采集原始數據,經過數據處理、質量控制和評估,將1998–2018年的輻射數據,共計22個指標97 KB公開報道,為全球變化下高山生態系統碳循環、水循環和能量循環提供基礎數據。
                    關鍵詞:輻射;高山生態系統;貢嘎山;碳循環;能量循環
                    Abstract & Keywords
                    Abstract:?Solar radiation governs biological, chemical and other processes in the atmosphere, hydrosphere, biosphere and lithosphere. As the source of heat and energy of forest ecosystem, solar radiation is the original power to maintain the normal operation and develop the ecosystem, and has important effects on plant photosynthesis, transpiration and carbon exchange. Gongga Mountain is located in southeast edge of Tibetan Plateau, and is a typical and representative alpine ecosystem. According to the protocols for standard radiation observation and measurement of Chinese Ecosystem Research Network (CERN) and National Ecosystem Research Network of China (CNERN), the Alpine Ecosystem Observation and Experiment Station of Gongga Mountain, Chinese Academic of Sciences has been carrying out long-term radiation monitoring practice. In this dataset, we report 22 radiation indices (total file size, 97 KB) collected from the automatic radiation system after data processing and quality control and assessment during 1998–2018. The dataset can provide basic data for carbon cycle, water cycle and energy cycle of alpine ecosystem under global change.
                    Keywords:?radiation;?alpine ecosystem;?Gongga Mountain;?carbon cycle;?energy cycle
                    數據庫(集)基本信息簡介
                    數據庫(集)名稱1998–2018年中國科學院貢嘎山高山生態系統觀測試驗站輻射數據集
                    數據作者楊陽、王可琴、胡兆永、王根緒
                    數據通信作者王根緒(wanggx@imde.ac.cn)
                    數據時間范圍1998–2018年
                    地理區域貢嘎山站位于四川省甘孜州磨西鎮,本數據集來自貢嘎山1600 m(29o38'59"N,102o06'55"E)氣象觀測場。
                    數據量97 KB
                    數據格式*.xlsx
                    數據服務系統網址http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/1006
                    http://ggf.cern.ac.cn/meta/metaData
                    基金項目中國生態系統研究網絡(CERN)貢嘎山野外臺站運行服務費;國家生態系統觀測研究網絡(CNERN)貢嘎山國家站運行服務費。
                    數據庫(集)組成本數據集是自動站輻射觀測數據集,由22個輻射觀測指標組成,包括總輻射總量月合計值、反射輻射總量月合計值、紫外輻射總量月合計值等。
                    Dataset Profile
                    TitleA radiation dataset observed by Alpine Ecosystem Observation and Experiment Station of Gongga Mountain, Chinese Academic of Sciences, during 1998–2018
                    Data corresponding authorWANG Genxu (wanggx@imde.ac.cn)
                    Data authorsYANG Yang, WANG Keqin, HU Zhaoyong, WANG Genxu
                    Time range19982018
                    Geographical scopeGongga Mountain station located in Moxi Town, Garzê Tibetan Autonomous Prefecture, Sichuan Province, China. The dataset was derived from 1600 m (29o38'59"N, 102o06'55"E) meteorological station.
                    Data volume97 KB
                    Data format*.xlsx
                    Data service system<http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/1006>
                    <http://ggf.cern.ac.cn/meta/metaData>
                    Sources of fundingGongga Mountain station of CERN and CNERN
                    Dataset compositionThe dataset consists of the 22 radiation indices, including global radiation, reflection radiation, ultraviolet radiation.
                    引 言
                    近幾十年來,氣候變化已成為不爭的事實,輻射的變化已經成為國內外學者關注的熱點。輻射是陸地生態系統主要能量來源,大氣運動的主要動力[1-2],同時也是農作物、生態、水文、陸面等數學模型的重要參數[3-4]。此外,輻射是植物光合作用、植物蒸騰作用、土壤蒸發等過程的主要驅動因子[5],影響森林生態系統凈生態系統碳交換、生產力以及光能利用率[6-7]。因此,太陽輻射對生態學、水文學及氣候研究具有重要的意義和價值。
                    貢嘎山位于青藏高原的東南緣,橫斷山脈中部,主峰海拔7556 m,屬于亞熱帶溫暖濕潤季風區與青藏高原東部高原溫帶半濕潤區的過渡帶上,作為全球氣候變化和人類活動最為敏感區域之一,是研究高山生態系統生態環境的理想場所。目前關于貢嘎山的輻射數據公開發表比較完整的報道較少。因此,本數據集整理了1998–2018年貢嘎山1600 m氣象觀測場的輻射觀測數據,包括總輻射總量月合計值、反射輻射總量月合計值、紫外輻射總量月合計值等22個指標。本數據集通過長期觀測和資料的積累,對于太陽輻射長年代研究具有直接的氣候意義,為高山森林生態系統碳收支和能量收支的研究提供數據支撐,為森林碳循環、水循環、能量循環的模擬和預測工作開展奠定基礎。
                    1 ? 數據采集和處理方法
                    1.1 ? 數據來源
                    數據采集地為貢嘎山站1600 m氣象觀測場(25 m×30 m,29o38'59"N、102o06'55"E)。按照中國生態系統研究網絡(CERN)陸地生態系統大氣環境觀測指標與規范的要求,建立氣象觀測場,對生態系統輻射要素開展長期觀測工作??傒椛?、反射輻射、光合有效輻射、凈輻射和紫外輻射依次采用CM11總輻射表、CM6B反射輻射表、LI-190SZ光合有效輻射表、QMN101凈輻射表、CUV3紫外輻射表儀器,距地面1.5 m處觀測數據。1998–2004年使用上海長望氣象科技有限公司的自動氣象站采集輻射原始數據,2005–2018年芬蘭VAISALA生產的MILOS520自動監測系統采集輻射原始數據。
                    1.2 ? 數據采集方法
                    每日北京時間00∶00時在MILOS520數據采集器中生成日數據文件,LOG文件以6位數碼命名,例如050101.log,表示2005年1月1日的文件。觀測數據每小時整點時刻在日文件中存儲輻射數據一組,組名CMA_RAD。
                    用“生態氣象工作站”報表處理程序對觀測數據進行處理,填寫(貢嘎山站參數、檢驗參數和傳感參數),將觀測數據自動生成輻射觀測報表M,對日文件中的日觀測數據進行初步檢查和修正,完成數據質量審核,即可將M報表轉換成規范輻射報表(簡稱A報表)。獲得D3太陽輻射自動觀測記錄表,即各月逐日輻照總量(MJ/m2);D4太陽輻射自動觀測記錄表,即各月逐日輻照度極值(W/m2);D5太陽輻射自動觀測記錄表,即每日逐時輻照度(W/m2)和輻射總量(MJ/m2)。
                    輻射數據具體采集和處理方法:每10 s采測1次,每分鐘采測6次輻照度(瞬時值),去除1個最大值和1個最小值后取平均值。正點(地方平均太陽時)00 min采集存儲輻照度,同時計算存儲曝輻量(累積值)。一月中輻射曝輻量日總量缺測9天或以下時,月平均日合計等于實有記錄之和除以實有記錄天數。缺測10天或以上時,該月不作月統計,按缺測處理[8-9]。
                    2 ? 數據樣本描述
                    2.1 ? 數據庫結構
                    本數據集包括代碼、年、月以及總輻射總量月合計值、反射輻射總量月合計值、紫外輻射總量月合計值、凈輻射總量月合計值等22個指標。數據集中出現的生態站名稱與代碼的對應關系如表1。
                    表1 ? 貢嘎山站輻射數據集
                    數據項數據類型及小數位數量綱實例
                    整數型2005
                    整數型1
                    總輻射總量月合計值浮點型,3MJ/m2252.998
                    反射輻射總量月合計值浮點型,3MJ/m295.692
                    紫外輻射總量月合計值浮點型,3MJ/m29.553
                    凈輻射總量月合計值浮點型,3MJ/m235.424
                    光合有效輻射總量月合計值浮點型,3mol/m2405.199
                    日照小時數月合計值整數型hour65
                    日照分鐘數月合計值整數型min59
                    總輻射日極值整數型W/m21021
                    總輻射日極值出現日期整數型16
                    總輻射日極值出現時間時間型12:17
                    反射輻射日極值浮點型,1W/m2708.4
                    反射輻射日極值出現日期整數型12
                    反射輻射日極值出現時間時間型11:46
                    紫外輻射日極值浮點型,1W/m238.9
                    紫外輻射日極值出現日期整數型28
                    紫外輻射日極值出現時間時間型11:48
                    凈輻射日極值浮點型,1W/m2661.0
                    凈輻射日極值出現日期整數型30
                    凈輻射日極值出現時間時間型13:37
                    光合有效輻射日極值浮點型,1μmol m-2 s-12005.4
                    光合有效輻射日極值出現日期整數型12
                    光合有效輻射日極值出現時間時間型11:48
                    2.2 ? 數據缺失情況
                    貢嘎山站地方偏遠,條件落后,經常停電會導致數據缺失,有時其他不明原因導致出現亂碼,或提取其他日期數據會導致缺失部分數據。2004年新安裝了Vaisala公司自動氣象站,2005年新增加的輻射要素包括:日照小時數月合計值、日照分鐘數月合計值、總輻射日極值、總輻射日極值出現日期、總輻射日極值出現時間、反射輻射日極值、反射輻射日極值出現日期、反射輻射日極值出現時間、紫外輻射日極值、紫外輻射日極值出現日期、紫外輻射日極值出現時間、凈輻射日極值、凈輻射日極值出現日期、凈輻射日極值出現時間、光合有效輻射日極值、光合有效輻射日極值出現日期、光合有效輻射日極值出現時間。
                    3 ? 數據質量控制和評估
                    本數據集采取四級控制:第一級要求數據監測員嚴格按操作規程采集和處理數據;數據監測人員提交上來的數據經專業負責人(CERN大氣分中心質量控制)審核,此為第二級控制;CERN氣象分中心采用大氣監測數據質量控制軟件校驗數據后,反饋報告給專家(臺站負責人)最終審核和修訂,此為第三級控制;數據入庫前由質量總控制人(數據庫管理員)審核,此為第四級控制。且數據庫管理人員負責該站自動數據原始資料、紙質資料、報表資料的保管歸案工作,對原始數據及報表數據進行入庫和備份[9]。
                    數據監測員負責自動輻射氣象站運行的日常維護,查看各要素傳感器是否正常,保證自動輻射氣象站設備處于正常連續的運行狀態;每月定期檢查各電纜是否有破損,各接線處是否有松動現象;每月檢查供電設施,保證供電安全;為防止意外事故導致數據丟失和及時發現數據問題,需要定期下載數據。在制作氣象數據月報表時,利用報表處理程序對月報表中的數據進行自動檢驗,完成對數據文件的錯誤檢查。根據CERN《生態系統大氣環境觀測規范》[10],氣象數據具體質量控制和評估方法為[8-9]
                    (1)總輻射最大值不能超過氣候學界限值2000 W/m2;
                    (2)當前瞬時值與前一次值的差異小于最大變幅800 W/m2;
                    (3)小時總輻射量大于等于小時凈輻射、反射輻射和紫外輻射;除陰天、雨天和雪天外總輻射一般在中午前后出現極大值;
                    (4)小時總輻射累積值應小于同一地理位置大氣層頂的輻射總量,小時總輻射累積值可以稍微大于同一地理位置在大氣具有很大透過率和非常晴朗天空狀態下的小時總輻射累積值,所有夜間觀測的小時總輻射累積值小于0時用0代替;
                    (5)輻射曝輻量缺測數小時但不是全天缺測時,按實有記錄作日合計,全天缺測時,不作日合計[8-9]。
                    4 ? 數據價值
                    中國科學院貢嘎山高山生態系統觀測試驗站是國家野外科學觀測研究站和中國生態系統研究網絡成員站,擁有較完善的山地垂直植被帶譜多層次生態系統。本數據集可以作為青藏高原東緣(橫斷山區)貢嘎山高山生態系統輻射監測可靠背景資料,為全球變化下高山生態系統碳循環、水循環和能量循環的研究提供科學數據支撐。
                    5 ? 數據使用方法和建議
                    由于2004年更換儀器導致數據整體遷移,光合有效輻射總量的單位發生變化。2004年前測定光合輻射QPAR,單位為W/m2,2004年以后測定光合有效輻射UPAR,單位為μ mol m-2 s-1,兩者之間的量子轉換系數公式表示為UPAR=μ×QPAR,式中:μ通常取值為4.55[11-12]。
                    本數據集可通過Science Data Bank在線服務網址(http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/1006)獲取數據服務。如果想獲取日或小時尺度數據等也可通過貢嘎山國家野外科學觀測研究站網絡(http://ggf.cern.ac.cn/meta/metaData)獲取數據服務,登錄首頁點擊“資源服務”下的數據服務,進入相應的頁面下載。研究人員如需進一步了解與本數據集相關的其他觀測數據也可通過該平臺申請獲取,或與本文作者聯系。
                    致 謝
                    感謝中國生態網絡(CERN)大氣分中心領導和老師的指導和支持,尤其是劉廣仁和胡波老師在數據質控和傳感器標定方面的貢獻。感謝中國科學院貢嘎山高山生態系統觀測試驗站的劉巧、劉明德、陳斌如、蘭全、劉發明和劉發蓉在數據采集工作中的付出。
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                    數據引用格式
                    楊陽, 王可琴, 胡兆永, 等. 1998–2018年中國科學院貢嘎山高山生態系統觀測試驗站輻射數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-11-02). DOI: 10.11922/sciencedb.1006.
                    稿件與作者信息
                    論文引用格式
                    楊陽, 王可琴, 胡兆永, 等. 1998–2018年中國科學院貢嘎山高山生態系統觀測試驗站輻射數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2021, 6(1). (2020-11-10). DOI: 10.11922/csdata.2020.0045.zh.
                    楊陽
                    Yang Yang
                    主要承擔工作:數據整理、審核和數據論文撰寫。
                    (1988—),女,四川廣安人,碩士,工程師,研究方向為生態學,信息管理。
                    王可琴
                    Wang Keqin
                    主要承擔工作:數據采集和處理。
                    (1969—),女,四川瀘定人,中專,工程師,研究方向為氣象學。
                    胡兆永
                    Hu Zhaoyong
                    主要承擔工作:數據采集和處理、監測數據整合和質量控制。
                    (1987—),男,廣西貴港人,博士,助理研究員,研究方向:生態水文學。
                    王根緒
                    Wang Genxu
                    主要承擔工作:數據質量評估和總體工作部署。
                    wanggx@imde.ac.cn
                    (1965—),男,甘肅天水人,博士,研究員,研究方向為生態水文學, 全球變化與高山生態系統響應。
                    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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