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北京城区二氧化碳时空分布及湍流谱特征

作者: 段月 [1] 程雪玲 [2] 华维 [3] 徐佳男 [3] 冯冬蕾 [4]

关键词: 涡动系统 二氧化碳浓度 二氧化碳通量 湍流能谱 城市边界层

摘要:利用北京325 m气象塔上安装的7层CO2涡动相关系统在2014年12月到2015年11月的观测资料,分析了北京城区不同高度上CO2浓度、通量时空分布及湍流谱的特征.结果表明:城市CO2浓度日变化除了冬季都呈现双峰型,冬季由于人为碳源排放的大幅增加,双峰型不明显.每层的CO2浓度、通量都有明显的季节变化:冬季最高,春末、夏季最低.CO2浓度整体随高度的增加而降低.北京城区是CO2源,CO2通量的日变化不如CO2浓度日变化规律明显.CO2通量在47 m以下为负,47 m以上为正.通量在140 m以下随高度的增加而增加;140 m以上随高度的增加而减少.根据对CO2时空分布的分析可知:边界层CO2浓度、通量强烈受到碳源、下垫面植被、大气稳定度、环境温度和天气过程等因素的影响.各变量谱与Kaimal等的研究结果接近:归一化速度谱和CO2谱在惯性子区有-2/3的斜率,在低频区与稳定度参数(Z/L)有一定的关系.这说明复杂地形的城市下垫面的湍流谱结构与平坦地形相比没有太大的实质性差异.


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