太湖涡度通量网外文翻译资料

 2022-12-23 02:12

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毕业论文

英文翻译

原文标题 The Taihu eddy flux network

译文标题 太湖涡度通量网

太湖涡度通量网

关于大型淡水湖的能源，水和温室气体通量的观测计划

Xuhui Lee, Shoudong Liu, Wei Xiao, Wei Wang, Zhiqiu gao, Chang Cao, Cheng hu, Zhenghua hu, Shuanghe Shen, yongWei Wang, Xuefa Wen, qitao Xiao, Jiaping Xu, Jinbiao yang,和Mi Zhang

原位涡度协方差观测揭示了浅层湖泊中淹没植被的异常大的夜间CO2吸收。

主管机构：Lee—南京信息工程大学，耶鲁大学大气环境中心，中国南京，耶鲁大学林业与环境学院，康涅狄格州纽黑文; Liu, W. Xiao, W. Wang, Cao, hu, y. Wang, q. Xiao, Xu, and Zhang—南京信息工程大学大气环境中心gao—南京信息工程大学大气环境中心，应用气象学院，南京; Shen—南京信息工程大学应用气象学院，南京，中国; Wen—生态系统网络观测与建模文教重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所，北京; yang—苏州气象局，中国苏州

相关作者：Xuhui Lee,耶鲁大学林业与环境研究学院，纽黑文CT 06511 E-mail：xuhui.lee@yale.edu
本文的摘要可以在这个问题中找到，遵循目录。 DOI：10.1175 / BAMS-D-13-00136.1
本文的补充可在线获得（10.1175 / BAMS-D-13-00136.2）

最终形式2014年4月30日

copy;2014美国气象学会

1.动机和科学问题

湖泊是气候系统的重要组成部分。尽管湖泊和水库仅占全球陆地表面的4％（Downing等人，2006），但是它们的社会重要性是不成比例的，因为许多大城市位于湖岸附近。湖泊与其周围土地之间的大的热对比常常引发热循环，对空气污染扩散和在湖泊集水区中的运输具有显着影响。 作为大气水分的重要来源，大湖泊可以加强下风区域的风暴形成（Samuelsson等人，2010; Zhao等人，2012）。 除了在高藻活动的时候（Hari等人2008; Balmer和Downing 2011），湖水通常相对于大气在CO2中过饱和，并且作为大气碳的来源（Cole等人，1994）。 湖泊也是大气CH4（Bastviken等人2011）和N2O（Huttunen等人2003）的来源。

涡度协方差（涡度协方差）是一种用于测量动量，热量，水和温室气体流量的现场技术。它通过从大气表面层中连续的和无干扰的同时测量空气速度中的湍流损失和标量确定通量。 该方法是几个大型观测网络部署的关键测量工具，例如全球通量网络（FLUXNET; Baldocchi等人2001），美国国家生态观测网络（Schimel等人2007）和欧洲的综合碳观测系统（www.icos-infrastructure.eu），这些网络在地球和生态科学中发挥着越来越重要的作用。 这些由于后勤困难，长期（gt; 1年）的涡度协方差应用在湖泊系统中仍然罕见（Rouse等人2008; Blanken等人2011; Nordbo等人2011; Liu等人2012）。水平衡法和浮动室是用于测量湖 - 气气流的两种传统方法，适用于短期活动，但难以在不间断的长期操作中使用（St.Louis 等人2000; Schubert 等人2012 ）。此外，它们不能测量能量，动量和水流，而这些流量是大气和湖泊系统的物理状态的主要驱动力。

嵌入在上述区域和全球网络中的是许多小的涡度协方差簇。 通过设计，这些群集中的站点被定位在非常接近，通常彼此在几十公里内，并且受几乎相同的环境条件的影响。观察到的空间变化揭示了土地管理的梯度效应（Zha 等人2009; Prescher 等人2010），生态继承（Stoy 等人2008）和自然扰动（Goulden 等人2006; Brown 等人2012）。这里我们采用相同的研究策略来监测湖-空气通量的时空模式。

在这篇文章中，我们描述了一个关于太湖的涡度协方差网络，一个在中国东南部的大而浅的湖泊。根据全球湖泊数据库（www.flake .igb-berlin.de / ep-data.shtml），28％的内陆湖是浅的（深度lt;5 m）。该网络由五个湖泊地点组成，代表不同的生物特性，污染状况和风波模式，以及湖岸附近的陆地。太湖是一个环境热点。它位于长江三角洲，是中国第三大淡水湖。湖泊流域大量城市化，五个大城市（每个人口超过一百万）位于湖岸线附近。近年来频繁的藻类开花和空气质量问题激发了科学家和决策者在控制湖 - 大气相互作用的过程中的相当大的兴趣。

我们的研究似乎代表第一湖涡度协方差网络。我们的目标是量化湖泊中污染和生物梯度的能量，动量和温室气体的湖-空气流量。数据将用于解决五个科学问题：

  1. 深湖的湖泊空气参数化是否适用于浅水湖泊？
  2. 为什么太湖流域的湖-岸微风循环比北纬区湖泊流域少？
  3. 藻类绽放如何改变湖-大气相互作用？
  4. 这个富营养的湖是大气CO2的源泉还是汇？
  5. 藻类和大型植物生物量的衰变是否向大气中贡献了大量的CH4？

本文件的目的是概述一下实地计划。 到目前为止，已经使用来自涡流通量位点子集的数据（Deng等人2013; Xiao等人2013; Wang等人2014）对回答第一个科学问题取得了一些进展。 下面给出了结果的简要概述。 此外，我们描述了大型夜间CO2摄入通过在湖中的淹没植被的不合理现象。

2. 网站说明

太湖流域属于四个行政单位：江苏省，浙江省，安徽省和上海市。湖的北部和东部是洪泛平原，其升高范围为4-6m，西部是高地，高程为10-1250米。湖本身位于30°540”-31°3258”N，119°5232”-120°3610”E，总面积约为2400平方公里（图1）。参考图由Xiao等人给出。（2013年）。 该湖的平均深度为1.9米，北部和西部较深（深度2.5米），东部较浅（深度lt;1.5米; Qin等人，2007年）。湖底的平均海拔比平均海平面高1.1米。 根据污染负荷的空间变化（Zhao 等人2011），植被丰度（Liu 等人2007）和风流相互作用（Qin 等人2007），该湖现在分为七个生物物理上不同的区域（图1; Hu等人2011）。区域1是半封闭的海湾。它具有低风速和几乎停滞的水，并且是富营养的。区域2连接到大流量水道之一，其中一半的水被漂浮的植物和新出现的大型植物覆盖。从流入河流中获得大量营养物，区域3是超营养的。湖中心的区域4具有相对较低的光合活性。区域5由淹没的大型植物占主导，区域6代表植物浮游植物优势和植物优势之间的过渡，区域7的特征在于淹没大型植物和养鱼。

表1列出了几个关键气候变量。 根据Kouml;ppen气候类型，湖流域的气候属于湿亚热

图1 太湖及其周围地区的Landsat 8图像，拍摄于2013年4月14日。颜色复合材料是654红 - 蓝 - 绿（RGB）。 红十字标记涡流协方差点的位置。 蓝色和绿色线分别标记流入和流出河流。 绿色区域是植被，紫色和棕色区域是城市

带。 水通过与西部和北部海岸连接的27条河流和水渠流入湖泊，并且流出的水通过与东部海岸相连的22条水路离开湖泊。 年平均流量约为88times;108 m3（Yan 等人2011）。 在一些河流中，夏季水位低时可能发生逆流。湖水平均滞留时间约为350天（An 和 Wang 2008）。

Table 1. Climate variables and energy balance components at Lake Taihu. Climate variables are for 1981–2010 measured at the Wuxi surface weather station near the north shore of the lake. Energy flux components are for year 2011 measured at MLW in the lake and are averaged over 24-h period of the day (Fig. 1).

Climatology

Energy flux (W m–2)

Air temperature (°C)

16.2

Incoming solar radiation

143.8

Annual precipitation (mm)

1122

Net radiation

87.1

Wind speed (m s–1)

2.6

Sensible heat flux

9.8

Dewpoint temperature(°C)

14.1

Latent heat flux

77.3

近几十年来，城市化的快速发展和湖泊产业的紧张化已经造成严重的环境污染。 湖泊总氮浓度从1980年前的0.05 mg L -1增加到2012年的1.97 mg L -1（An 和 Wang 2008; Taihu Office 2013）。频繁的藻类繁殖（见补充图ES1;补充数据可在网站http://dx.doi.org/10.1175 /BAMS-D13-00136.2获得）改变了湖系统的生物物理特性，并威胁到了湖泊中几个大城市的供水（Zhang 等人。2010）。

当地空气质量也恶化。 根据苏州气象局提供的数据，苏州市2012年平均PM2.5浓度为43mu;g m-3，日均值达150mu;g m -3，远远超过美国环境保护局空气质量年限15mu;g m-3和每日限量35mu;g m-3。一般来说，大湖海岸线的城市应该有良好的空气质量，因为与湖风循环有关的有利的分散条件。但是苏州和太湖附近的其他城市不是这样。 使用Sills等人描述的检测方法 （2011），我们发现在2012年夏天，湖风发生的频率约为20％，远低于南部大湖区报告的频率（2007年6 - 8月为76％; Sills等2011）。陆地和湖中的并行能量通量测量将为中尺度模型提供关键数据输入，以确定低发生频率是否是亚热带纬度浅层湖泊系统所固有的。

3. 研究设计

3.1 涡度协方差

现场实验涉及科学问题3-5。 目前，太湖涡流网络包括五个湖泊和一个陆地（图1;表2）。这些站点的共同点是由声波风速计/温度计组成的涡度协方差系统（型号CSAT3，Campbell Scientific Inc.，Logan，Utah）和开放路径H2O / CO2分析仪（表2），四路网辐射计（CNR4型，Kipp＆Zonen B.V.，Delft，荷兰），风速计和风向标（型号05103; R M Young Company，Traverse City，Michigan）和空气温度和湿度探针（型号HMP155A; Vaisala，Inc.，Helsinki，Finland）。在湖泊位置，测量在深度为0.20,0

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