EddyPro学习笔记要点

更新时间:2023-12-20 13:42:01 阅读量: 教育文库 文档下载

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EddyPro学习笔记

4.2版本更新内容

4.1版本存在bug

Licor设计了一种数据格式 *.ghg 这种格式里包含了需要的meta信息。

如果是其他的数据格式,比如说ASCII,tob1等,需要在处理前给出meta信息。 一个是快捷模式(Express mode),一个是高级模式(Advanced mode)。

在高级模式下,需要选择各项处理采用的具体方法。可以把高级模式下设置的参数保存到express模式下,这样便于同样处理的操作。

Biomet data: biological or meteorological data 生物或气象数据

在project里设置 timestamps refers to

beginning of averaging period 或者end of averaging of

需要在原始数据中查看文件显示时间到底是初始时间还是结束时间

而EddyPro处理完的数据显示的时间点是结束时间点,如12:30代表的是12点到12点半的数据。

在raw file description设置中,把时间及records列忽略掉,选ignore yes。如果数据不是numeric类型的,即使忽略了也要说明。Records也不是numeric类型。 虽然打开时显示是10列,但是在metadata设置中应该设置成11列

日期和时间算两列。因为第一列包含了日期和时间,只有半小时整时才会显示日期,其他时间显示的只有具体时间,这样的话长度不一致没法读,所以默认分成两列来读。

Measurement type仅适用于气体浓度,其他默认不需要进行设置。

在metadata中要设置一下file duration,在切割时最好都切割成30min的。

对于generic binary,需要给出一些原始数据的具体信息,例如:头文件的行数等

tob1格式的数据:

需要设置是ulong和IEEE4 还是ulong和FP2

EddyPro不能解译Ulong数据,比如时间数据通常是ulong格式,因此在raw file description里面需要把时间设置成ignore

SLT(EddySoft)是EddySoft获取的特定数据格式

SLT(EdiSol)是爱丁堡大学的数据获取工具获得的数据格式。

Metadata

数据元信息,对数据做出解释

例如数据是从哪、如何获取的,用什么仪器,数据在表格中的具体位置及单位等

Biomet data 生物以及气象数据 external file 单个文件

external directory 有包含气象和生物数据的文件夹 但是这些数据必须按照EddyPro规定的格式组织

canopy height 有效平均高度 必填项

displacement height 零平面位移 如果不填 系统会自动根据冠层高度估算 Roughness length 粗糙度如果不填 系统会自动根据冠层高度估算

三维超声风速仪信息中,Height必须给出,是指地面到仪器中部的距离

north alignment:对于gill的三维超声风速仪,需要给出轴是否是朝北,只有gill的仪器需要给出这一项,其他不需要。

North offset: 参照当地磁北极的偏移角度,往东为正。

Northward separation: 当前三维风速仪与参考三维风速仪的距离。如果当前的在参考的北边,则为正。不用管这个项。

Eastward Separation:当前三维风速仪与参考三维风速仪的距离。如果当前的在参考的东边,则为正。不用管这个项。

Vertical separation:当前三维风速仪与参考三维风速仪的距离。如果当前的在参考的上边,则为正。不用管这个项。

Longitudinal path length:爪子之间的距离。比如说CSAT3的距离,参照仪器的具体参数。 Transversal path length: 横向的距离。传感器的直径。

Time response: 三维风速仪的时间响应特征,他的倒数决定了仪器能处理的大气湍流最大频率。

Software version:只有对Li7200和Li7500A是必须的。 Height:地面到仪器中部的高度。

Tube length

Tube inner diameter Nominal tube flow rate

以上三项是针对闭路的,对于开路来说可以完全忽略。

Extinction coefficient of water: kw,在氪或Lyman-α湿度计中,水汽的消减系数,与参考条件下的Lambert-Beer定律的泰勒三次扩展有关。 Extinction coefficient of oxygen: ko

Raw File Description

一般需要设置成ignore的列包含timestamp,line counter等 日期与时间等都不是numeric

measurement type:仅针对气体浓度,其他变量留白或者选other

linear scaling:一般有支持的单位就不需要再进行rescale

output unit:如果你进行了单位转换,那就在这里输入转换后的单位,这与下面的gain value和offset value相对应 gain value:斜率 offset value:截距

Nominal time lag:expected 时滞,与三维风速仪的时滞,可根据两个仪器之间的距离估算 Minimum time lag 最小时滞 Maximum time lag 最大时滞

左边有个选项叫 raw file settings

需要设置 file separator character 用什么隔开每个值

number of header rows 头文件有几行 这个一定要注意填写,否则会造成运行错误。

Basic settings Page

Flux averaging interval与number of files to merge、file duration

一般平均间隔时间与file duration相同,或者file duration是平均时间的整数倍,不用merge

Select items for flux computation

Master sonic: 当有多个三维风速仪时,选择用哪个

Fast temperature reading 如果除了风速仪之外还有其他的高频气温观测,则可以直接用该温度替代超声虚温,这样就避免了针对超声温度的订正,比如说crosswind correction以及humidity correction

Crosswind correction:如果软件里没有进行此订正,在此勾选此项。一般(CSAT3)已经进行过此项校正。

Flags

根据某个变量的阈值 把整条记录都删除掉。

Advanced processing settings 包含四个页面

处理选项、统计测试、光谱矫正、输出文件

wind speed measurement offsets: 三维风速仪测量的风速可能有系统偏差。 风速迎角订正:仅针对gill的三维风速仪,为了补偿flow distortion效应

坐标旋转:倾斜订正

平面拟合使超声风速仪的坐标系与自然流线坐标系吻合,在较长的时间尺度上,例如两周或

更长。可以根据不同的wind sector(例如可以把360°分为12个sector,每个sector单独计算参数)计算不同的旋转角度。点击planar fitting settings设置参数 还有一个选项是planar fitting with no velocity bias

与平面拟合类似,但是假设垂直风速的任何偏差都已经进行补偿,并强迫拟合平面过原点,也即,如果u和v等于0,则w也等于0

planarfit参数设置

start 用于平面拟合的数据起始日期 end用于平面拟合的数据结束日期

这个时间段不能超过1个月,在这期间一般冠层高度与结构最好是未发生显著变化

如果冠层结构与高度等未发生显著变化,2weeks的结果可以用来处理其他更长时间段的。 如果规定的wind sector时间越长,或者最低数据量越大,需要的时期越长。

Minimum number of elements per sector

数据太小会导致参数计算不准确。如果数据量太大可能根据就不存在此参数。

Maximum mean vertical wind component

设置一个最大垂直风速,滤除那些过大的不实际的值

Minimum mean horizontal wind component

设置一个最小水平风速 当水平风速过小时,迎角会受误差的较大影响,会导致最终参数不好

If planar fit calculations fail for a sector

如果某个sector里的参数因为任何原因,没有计算出来,选择是用临近sector的参数,或者是直接用二次坐标旋转。

Set equally spaced

勾此选项会使EddyPro将360°平均分配成n个sector

north offset first sector 设置一个角度,所有的sector都顺时针从北向转此角度

Turbulent fluctuations 湍流波动

去趋势方法选择:

block average 简单减去平均数

linear detrending 去除线性趋势 做线性趋势的时间段可以不同于通量平均时间 在time constant里设置 典型的线性去趋势 线性趋势时间等于通量平均时间 time constant=0 running mean 滑动平均

Exponential running mean 类似于滑动平均 但越远权重越小

Time constant 应用于linear detrending、running mean以及exponential running mean。此参数越大,越多的低频信息被剔除。对于linear detrending单位是分钟,对于running mean单位是秒。

Time lags compensation:选择一种方法来补偿三维风速仪与其他高频观测之间的时滞。这种时滞一般是由于传感器之间的自然距离引起的,气流通过两个传感器时会有一定的时间差。 选Constant,EddyPro会自动利用metadata中的Nominal time lag。

Covariance maximization:利用协方差最大化计算一个窗口内最可能的时滞。窗口的大小是由最大和最小时滞定义的。

Covariance maximization with default: 与covariance maximization类似。在没有计算出最大协方差时,利用Nominal time lag。 Automatic time lag optimization:选此选项,需要在 Time lag optimization setting中进行设置,他会计算出Nominal time lags以及Plausibility windows,并在原始数据处理中进行应用。 Time lag optimization settings Time lag file not available Start End

起始和结束时间,时间段一般在1到2个月。 Plausibility range around median value

这个范围是由中位数±n个MAD(MAD是absolute deviation,绝对偏差)

Water vapor time lag as a function of relative humidity 水分的时滞

把RH分级,例如分为10个等级,则0-10%为等级1。。。 如果选择1个等级,则会把水分与其他气体一样处理,对于开路或者管子非常短的闭路是合适的。

惰性气体 Passive gases

Minimum (absolute) CO2 flux 低于此CO2通量值对应的CO2时滞在计算timelag时将不被考虑,这样选择足够大的通量值,对应较好的湍流交换情况。

Time lag searching windows Minimum Maximum

设置最低和最高时滞,启动优化程序。由最低和最高时滞决定的这个范围一定要足够大,使其可能涵盖所有可能的时滞。

密度效应补偿

Compensation for density fluctuations (WPL terms)

如果是混合比或者有所需资料可以将原始资料直接转化成混合比的话,就不用进行密度效应校正了。

Burba校正

如果是7500的话,加上仪器加热效应产生的感热通量部分。有两种,一种直接根据温度计

算,另一种是多元回归,根据温度,短波入射辐射,长波辐射以及风速。

快速傅里叶变换 Fast fourier transform

对时间序列数据进行频域分析,频谱或者协谱。

Tapering window 选择the shape of window,在快速傅里叶变换前对时间序列数据进行taper。

Quality Check 质量检查

对数据质量进行评级,加标签。根据稳态测试和湍流发展测试。 有多种评级系统,如

Mauder and Foken,2004:0级最高,1是可以进行收支计算,2质量不太好。 Foken 2003 分为9级,0最好,9最差。 Goeckede 2006 分为5级

Footprint estimation 选择用哪个方法

kljun 2004 三维拉格朗日模型

Kormann and Meixner 2001 二维平流扩散方程 Hsieh et al., 2000

光谱校正 Spectral Corrections 低频范围 Low frequency range

高通滤波效应的解析校正 勾选此项进行

由于有限的平均时间,导致低频范围的通量光谱损失。

高频范围 High frequency range

Correction of low-pass filtering effects

校正高频范围的通量光谱损失。对于开路来说,都合适。对于闭路,推荐Horst(1997)和Ibrom(2007)的方法。

仪器分离的校正

Correction for instrument separation

Horst(1997)和Ibrom(2007)的校正方法没有考虑风速仪与气体分析仪的距离。

Horst and Lenschow (2009) along-wind, crosswind and vertical Horst and Lenschow (2009) crosswind and vertical

以上两种方法,在进行了时滞补偿时,选择第二种,如果没有进行时滞补偿,选择第一种

Assessment of high-frequency attenuation 高频衰减的评价

Binned spectral files not available 如果之前没有进行过“binned spectral and cospectral files”计算,选择此项,注意binned spectral files不一定完全对应目前处理的数据,只要能代表就行了。Binned spectral在这儿用来计算光谱衰减。需要至少一个月的数据进行光谱衰减评价。

Binned spectral files available 如果之前计算过“binned spectral and cospectral files”就选此项。 Starting date Ending time

起始和结束时间 时间段越长 评价结果越可靠

Minimum number of spectral for valid ensemble averages Minimum absolute CO2 flux Minimum absolute CH4 flux …

Lower frequency Higher frequency

Lower noise frequency

Statistical analysis 统计分析

最多进行9项针对原始数据的统计分析

Spike count and removal

需要对spike做出定义,据此剔除野点,以线性内插代替

Amplitude resolution

检测 信号的方差相对于仪器频率过小的情况。需要对此做出定义。

Drop-outs

检测出 在一段较短的时间内,一直保持同一个值,此值又与整个时期的平均值在统计上有显著差异。

Absolute limits 在去除野点之后,检测某个变量是否至少达到某个超出自定义的正常范围的值一次。在这里这点不是野点,仍然会被留在时间序列中。

Skewness & kurtosis 峰度和偏度

Discontinuities 间断性

time lags

Angle of attack

Steadiness of horizontal wind

Estimation of flux random uncertainty due to sampling errors

Output files

Set minimal 仅必要文件 Set typical

Set thorough 计算时间会大大增加

Results files and options Full output 主要结果文件 Output format

1) output only available results 仅显示可得到的结果 对于不能得到的结果 不再用“错误码”

例如-6999显示

2) use standard output format利用预先设定的标准格式,便于后处理 3) Error label 可以用错误码,比如可以设置成-9999

Ameriflux results便于向Ameriflux提交数据 GHG-European 便于向European提交数据 Biomet 生物及气象数据 Details of 稳态即湍流测试 Metadata

Spectral outputs

Reduced spectra and ogives 如果选了此项 会有个子文件夹 里面有binned spectra and cospectra,用来做光谱校正 Full length spectra

Full length cospectra 各变量与垂直风速的协谱

Processed raw data

Statistics 统计 包含各变量的平均 方差协方差 峰度和偏度等 Time series时间序列

Variables 如果选择了时间序列,会激活此选项,看你需要哪些变量

第三章

使用EddyPro 4

如果用的是7550的GHG格式的数据,输入了准确的站点信息之后,GHG文件会包含一个内置的Metadata,处理附带的原始数据

station (time stamp refers to, file duration…Latitude and longitude WGS84 in decimal degrees) instruments

raw file descriptions raw file settings

Basic settings

如果对于同一个变量有多列数据,比如CO2,有多个传感器的观测,这时需要指定哪列用于计算,select items for flux computation

Using Biomet data

气象以及生态数据

Timestamp放在第一列。

通常采样频率比通量数据要低

一般有俩目的,第一个是改进通量的计算,比如说利用气温、气压,相对湿度等。 第二个是利用这些数据来对通量数据进行筛选剔除。

比如说,一般用超声虚温,如果有实际观测的气温,就直接代替虚温,因为虚温需要经过校正,且可能并不准确。

再比如如果有短波入射辐射以及长波入射辐射等资料,可以用多元回归计算Burba校正项。 比如PAR可以用来区分白天和黑夜。

支持txt格式的biomet文件 必须遵循以下的文件格式: ASCII格式,逗号分隔

每一行是一个biomet观测的记录(以CR/LF,回车换行作为结束),以日期时间识别。 文件以两行的头文件开始

在第一行 每一列的名字,变量识别,包含时间;在第二行,给出单位。头文件不用大写。 第一行变量名组成 TA_1_1_1

第一个是用来区别不同的传感器得到的温度,比如有多个温度观测,就增加第一个号码Ta_2_1_1,一直到10,如果超过10,增加第二个号码,Ta_10_1_1,到Ta_1_2_1,Ta_2_2_1,Ta_3_2_1.。。

Timestamp最多可以有7个

第一行 给出标签 Timestamp_1, Timestamp_2… 第二行 定义格式

例如 yyyy-mm-dd HHMM 或者分开的

yyyy-mm-dd, HHMM

用EddyPro支持的变量名

如气温Ta,气压Pa,相对湿度RH,冠层温度Tc,冠层下温度Tbc,散射辐射Rd,反射辐射Rr,总辐射Rg,净辐射Rn,长波入射LWin, SWin短波入射, PPFD光和有效辐射μmolm-2s-1,总降水量P,降雨降水量P_rain,雪降水量P_snow,雪厚度Snowd,最大风速MWS,风向WD,树干温度Tbole,土壤温度Ts,土壤热通量SHF,土壤含水量SWC。

Using Advanced Settings 高级设置

wind speed measurement offsets

风速观测offsets 与具体使用的三维风速仪有关系,可以从校正的文件中看到。如果没有的话,不用填。

Angle of attack correction of wind components 仅对gill的三维风速仪,其他不用管。

Axis rotation for tilt correction

为倾斜校正而作的坐标旋转 早期是用二次或三次坐标旋转,但是现在一般不推荐用三次。 如果站点周围同质、平坦均一且各向同性,推荐用二次旋转。 当冠层高度以及粗糙度等参数常快速发生变化时,也推荐用二次旋转,比如说生长季的农田。 如果地形复杂,冠层不均一,一般推荐用平面拟合方法。EddyPro有两种平面拟合方法可以选择。

Planar fit是传统方法,planar fit with no velocity bias是另一种方法,认为第一种方法中的b0不是一个三维风速仪观测垂直风速的偏差的很好估计。因此推荐了一种新的方法,认为b0为0.

具体划分多少个wind sector也取决于自己站点的情况,根据地形、冠层结构以及风的特征。

Turbulent fluctuations 湍流波动

选择一个合适的去趋势方法,没有好的建议。比如说选择线性去趋势或者滑动平均。

Time lag compensation 时滞补偿

如果nominal选项留空的话,EddyPro会自动计算出一个。 Passive gases 不包含水汽

对于开路系统,气体分析仪与三维风速仪之间的距离大于10甚至20cm时,time lag设为定值是不合理的,因为实际的时滞与风向有关。

Covariance Maximization 如果设置好了min和max time lag,Covariance Maximization with default会在这个窗口中找到最合适的time lag,如果找不到,会用nominal value。如果窗口太小,会导致通量低估。在这种情况下,直接用Covariance Maximization会安全些,但如果窗口过大,Covariance Maximization又可能导致通量高估

上述方法对于闭路系统的水汽都不适用,此时最好是用Automatic time lag optimization方法。

Compensation for density fluctuations 密度效应补偿

一般测量的都是气体浓度,需要转换为混合比。转换过程中要用到空气密度,但是空气密度是随着气温、压强的波动以及其他气体尤其是水汽的波动而变化的,这就需要对这种波动进行一定的补偿,从而转换为混合比。 开路,就选择Webb (1980)

闭路,如果有mixing ratio,直接选择利用混合比。如果有高频的摩尔比资料,选择直接利用或转换为混合比。

如果是摩尔浓度,但原始资料中有转换到混合比的其他资料,如,内部的气温,压强等,就选择转换成混合比,或者webb。

如果是闭路,且没有其他资料,选择webb。

Add instrument heating components (7500) 仪器加热项

Tapering window 在FFT之前,需要对数据进行tapering,有很多种tapering的窗口可以选择,比如Kaimal and Kristensen (1991) 推荐的Hamming窗口。在tapering进行之前,通量已经计算,因此对通量数据不会有影响,但对计算的谱会有影响。

质量检查 Quality Check

所有的质量标记都是基于两个测试:稳态测试和湍流发展测试。 Mauder and Foken (2004) 的三级系统与FLUXNET相吻合。

贡献源区估算

三个一维的贡献源区估算方法结果不同。Kormann and Meixner (2001) 和Hsieh (2000)给出的结果类似,与Kljun (2004)给出的结果差别较大。

没有很好的建议。

低频光谱校正

建议进行此项校正。

高频光谱校正 选择一种方法。

开路的话,所有方法都适用。Moncrieff (1997)的方法计算更快。

当选择Moncrieff方法时,不需要其他资料,因此该页面上的其他选项都未被激活。

闭路,如果管子较短,比如50cm,并没有细筛,所有方法都适用。

闭路,如果管子较长,比如1m,或者入口处有过滤细筛,并且仍然加热或隔离的,Horst(1997)以及Ibrom(2007) 更适用。

闭路,如果没有加热或隔离的管子,如果主要目标是水汽,建议选择Ibrom(2007)。如果不是以水汽为主要目标,则选择Horst。

Correction for instrument separations 仪器分离校正

作为光谱校正的补充量,只有在选择Ibrom法时此项才可选。因为其他两种高频校正方法已经考虑了仪器分离的影响。

选择计算full spectra and cospectra会大大增加计算时间。

OUTPUT files

EddyPro的输出结果都是逗号分隔的ASCII数据。

Time lag 如果是covariance maximization,标志是F,如果是nominal,是T

变量名释义

used_records 进行平均的记录数 Tau 经过校正的动量通量 kg m-2s-2 Qc_Tau Tau的质量标记

Rand_err_Tau 动量通量的随机误差 H Wm-2 经过校正的感热通量

gas_flux 经过校正的气体通量 μmolm m-2s-1 H_strg 储存通量估算值

gas_v-advμmolm m-2s-1 气体垂直平流项 gas_molar_density mmol m-3 摩尔密度 gas_molar_fraction μmol m-3 摩尔比 gas_mixing_ratioμmol m-3 混合比 gas_time_lag

gas_def_timelag 区分timelag是默认值还是计算结果 温度多是用K为单位

air_heat_capacity 空气热容量 J kg-1 K-1 e Pa 水汽分压 es Pa饱和水汽压

specific humidity 比湿 kg kg-1 Tdew 露点温度

Yaw 第一次旋转角度 Pitch 第二次旋转角度 U* 摩擦风速 TKE 湍流动能

L Monin-Obukov长度 (z-d)/L 大气稳定度参数

bowen-ratio 波文比 感热与潜热的比值 T* scaling temperature X_0ffset <1% 贡献点 X_peak 最高贡献

X_10% 累积10%贡献区 Un_Tau 未校正的动量通量

Tau_scf 动量通量的光谱校正因子 Un_H 未校正的感热通量

Hard flag和soft flag区别 Spikes 野点检测标记

Amp_res 幅度分辨率检测标记 Drop_out drop_out标记 Abs_lim 绝对限制标记 Skw_kur 峰度和偏度标记 Discontinuities 间断性标记 Time_lag 时滞标记 Attack_angle 迎角标记 Non_steady_wind

Var_spikes 某变量中检测出的野点数目 AGC RSSI

Var_var 变量var的方差

W/var_cov 变量var与垂直风速的协方差 Extravar_mean 其他变量的平均值

应该选择standard output format

Statistics output 统计输出

7个水平的中间处理结果 1 未处理 2 去野点后

3 cross-wind校正后 4 迎角订正后 5 坐标旋转后 6 时滞补偿之后 7 去趋势之后

第五章 interface feature reference 界面特征参考

Ulong格式一般在数据里就是时间数据

如果时间的长度不一致 比如说有些仅显示时间 有些还显示日期 这样如果长的包含日期与时间的分开,作为两个变量来处理,但是这些数据最终都要选择ignore。

对于dynamic metadata

不需要对每个半小时都做出对应的metadata 只需要在改变的那一刻,做出修改就可以 metadata中涉及的变量标准描述 Date yyyy-mm-dd Time HH:MM File length ………. 见119

如果不设置零平面位移高度,则根据冠层高度乘以0.67计算得到,粗糙度根据冠层高度乘以0.15得到。

Axis alignment

一般是对于gill的三维风速,不用管

North offset

对于CSAT3一类的传感器,往往是朝盛行风向的方向安装的,这时需要提供该仪器的中心轴,或者说支撑臂的方向与正北的夹角。

如果从地理北向到风速仪的北向是顺时针,则角度是正数。

Gill R2或者R3,windmaster,Metek USA-1等属于post-mounted,安装在柱子上 垂直安装 而Gill HS以及CSAT3等属于Yoke-mounted,想象一下CSAT3的架子,跟上面有所区别

Head or flow distortion correction

当风接近一个很大的迎角时(即从一个非水平的角度),post-mounted(不包含CSAT3)的三维风速仪的框架会使气流发生畸变,从而使观测不准确。另外,仪器本身的传感器臂也会影响观测,因此CSAT3等也会有影响。

Northward, Eastward and vertical separation

垂直方向 如果气体分析仪中部低于风速仪中部,则为负值 东向 如果气体分析仪在风速仪东边 则正值 北向 如果气体分析仪在风速仪北边 则正值

单位是cm

敏感变量即是被软件识别的用于通量计算的变量 u v w Ts 声速 CO2 H2O CH4 腔室内温度 气压等 不敏感变量是未用于通量计算的变量

线性scaling 单位变换 Xout=Gain*Xin+Offset

Nominal, Minimal and Maximum time lag

时滞就是气体分析仪相对于三维风速仪测量这些变量的时间差。因为开路系统两者之间有距离,闭路系统从抽取气体到分析经过一定的距离。

Nominal是一个默认值,但是实际情况下,随着风向变化,闭路气体速度的不稳定,time lag肯定不是一个常数。另外,在闭路系统中,随着相对湿度的变化,水汽的传输速度也会发生明显变化,由于管壁的吸附以及解吸过程等。

如果设置了最小和最大time lag,EddyPro会在这个窗口中根据Covariance Maximization计算出实际的时滞。如果没给,EddyPro会根据metadata设置最小最大值。

在开路系统中,nominal默认值为0,最大值和最小值分别是正负的传感器之间的距离除以0.5,0.5被认为是平均风速。

Number of files to merge

如果raw file duration是flux averaging interval的整数倍,则无需merge

如果RFD是45分钟,FAI是30分钟,则2个文件merge,可以做三次平均 如果RFD是20分钟,FAI是30分钟,则3个文件merge可以做两次平均。 基本上RFD和FAI的最小公倍数,除以RFD。

Planar fit configuration dialog

Minimum number of elements per sector 设置完成平面拟合的最少数据个数

Maximum mean vertical wind component 大于此值被认为是不符合实际的 会影响计算

Minimum mean horizontal wind component 小于此值被认为不符合实际 会影响计算 风速有不少等于0的。。。。

如果某个sector的拟合计算失败了,选择用周围的(可选择顺时针或逆时针),或者干脆用二次旋转

设计sector的时候是直接利用可视化工具 使用+或-号设置sector,

Wind speed measurement offsets

Magnetic declination 磁偏角

使用磁北极 指南针指示方向

或者使用地理北极 根据地理位置以及日期可以计算

Using results from previous runs with EddyPro 一般EddyPro的计算过程可以视为两个步骤,第一个步骤是原始数据的处理,第二个步骤是通量的计算及校正。如果选择analytical spectral correction或者不进行光谱校正,则在第一步中就完成了通量的计算及必要校正,结果一般存在一个叫essential的文件夹里。如果选择了in situ光谱校正,则需要两步分别进行。 第一步占用了大量的时间,第二步需要时间较短。因此,如果对某数据事先进行过一些处理,儿只是后续处理步骤不同,可以首先定位过去的处理结果文件夹,注意要同时有essential以及*.eddypro,这样就可以节省大量时间

当然要看你过去的run跟现在的run之间的第一步是否一致。

Flags

可以用阈值来筛选掉一些不切实际的值。 注意目前同一变量只能进行一次筛选。

第六章 计算偏好

给出了express mode的默认设置

预处理 Preliminary processing Importing data

EddyPro是根据文件名以及平均时间来确定结果的输出时间的,表格里面的timestamp被忽略了

Defining the dataset

如果有flag,根据flag剔除记录

把数据分为敏感和不敏感的,分开处理,利用敏感变量来进行计算

调整风速仪坐标系统

Adjusting anemometer coordination system

都采用正交坐标系统,便于根据地理北极来提取真实的风向信息。 每个风速仪上都有自己的北向。

地理北向与风速仪北向的不一致即出现了north offset

Calculating relative instrument separations 计算仪器距离影响

对于闭路系统,还需要计算cell temperature

Despiking and raw data statistical screening 通过测试 0 未通过测试1 如果未进行测试 9

EddyPro不会根据这些测试结果直接对其进行剔除

Spike removal and Spike test 野点检测及去除

如果连续超出规定范围的点不超过3个 则被认定为野点 如果3个以上 不做为野点 移动窗口一般是平均时间的1/6,每次移动窗口的一半 检测出的野点会被计数并用临近点线性插值

对于不同变量,范围规定不同,比如u v是3.5倍标准差 w是5倍标准差等 CO2和H2O是3.5倍。。。

如果在一个平均时间段内,比如30min,如果野点个数大于1%,则被认为是野点过多。但是注意,连续3个或者3个以下的超出范围的值被认为是一个野点。

Amplitude resolution test 振幅分辨率测试

对于一些方差比较弱的记录(风速较小,稳定状态),振幅分辨率可能不足以抓到这些波动,导致数据中呈现阶梯式。还可能是由于faulty instrument或者数据记录等问题造成

先把数据bin,然后得到频率分布。当空的bins数超过一定阈值,就说明有分辨率的问题。

Drop-out test

在一小段时间中,维持在某值附近,这段观测没有超出阈值范围,但又与该时期的平均值有明显差异。这可能是由于仪器的不正常运行,比如雨或者其他因素导致光路或者超声风速仪的路径出现问题。

绝对界限

Absolute limits

峰度和偏度

skewness and kurtosis

仪器非正常运行可能导致excessive峰度和偏度

Discontinuities 间断性

利用Harr transform,跳跃性的。

Time lags

检测利用covariance maximization得到的time lag是否与事先给定的time lag差别太大

Angle of Attack

Steadiness of horizontal wind 水平风速的稳定性

random uncertainty estimation 随机不确定性估计

Integral turbulence time-scale (ITS),在这里其实就是cross-correlation的integral。 时滞越大,两者之间的相关性就越小。这就是covariance maximization的原理。

首先计算ITS,然后根据公式计算随机不确定性。

两种方法,一种是Mann & Lenschow (1994),另一种是Finkelstein and Sims (2001)

Cross-wind correction

侧风订正考虑了垂直于观测路径的风速分量对超声虚温的影响。

这个校正在一些风速仪,如CSAT3中已经进行了,所以如果再进行的话重复。

Angle of Attack correction 迎角订正

是由于风速仪不完美的cosine响应。即当风以较大的迎角(显著偏离水平)接近风速仪时,post-mounted,即垂直安装的风速仪的框架会使风畸变,导致观测不准确。

Axis rotation for tilt correction 倾斜校正:坐标旋转

三种方法,二次旋转,三次旋转,平面拟合。 Traditional planar fit

传统的平面拟合:在复杂地形,坡度较大情况时,垂直风速分量以及cross-stream stresses可能的确不等于0。

Planar fit with no velocity bias

传统平面拟合时,b0并不能很好的代表垂直风速观测中的偏差。

Calculating turbulent fluctuations 即去趋势

转换单位 时滞补偿

最大最小时滞如果没有设定,EddyPro会自动计算。

全谱的一个特性是他们积分等于相应变量的variance。但全谱难以解译,因此计算binned spectra。

指数间隔的频率段,这样保证了频率越高,用于计算的谱的值越多,因此进一步降低了噪音。

仪器加热效应 当低温低于-10℃时,就需要

注意:fulloutput中的CO2_flux对应于Ameriflux中的FC,不包含storage和advection,而fulloutput中输出的有这两项,如果用CO2_flux加上这两项,就对应于Ameriflux中的NEE。

不管怎么调整,输出结果中只有fulloutput是输出了全部时间序列的资料,其他output格式中,包括Ameriflux和essential中,都只输出了能计算出结果的项,忽略了其他有问题的项。因此用了fulloutput中的结果,计算NEE。

Fulloutput输出的daytime不能用,都是每天的6点到晚上的18点是白天,其余是夜间。

EddyPro在输入Raw file name format时,必须有年月日时分。 用CardConvert软件可以实现:

在options中选择 use time 然后time settings选择一天一个文件,然后filenames选择timedate,然后选择append,第一次会跳出来cannot,不用管。

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