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全球变化背景下陆地生态系统碳循环研究是全球碳循环研究的主要内容之一,然而城市作为陆地生态系统的一部分,且是主要的碳源,对该区域碳循环研究的较少。本文以城市生态系统为研究对象,基于涡相关技术获取的城市生态系统内与碳循环相关的因子,分析城市生态系统碳循环的特征及其影响要素。本研究为定量评估城市生态系统的碳源/汇功能提供和数据支持的同时,为评估城市森林的固碳释氧能力服务。本研究主要结论如下:(1)数据的质量控制和评价。基于2011年全年的涡度相关数据和气象梯度系统数据,通过坐标轴旋转,大气密度校正,夜间数据筛选等方法,对数据进行剔除。根据不同的时间段,不同的缺失特点,进行数据插补,数据插补主要采用平均日变化法以及非线性回归法进行插补。确定了适宜的夜间摩擦风速阈值为0.15m/s。经过数据质量控制、评价以及插补后的通量数据能够满足分析的需要,能较为真实的代表该地区的通量交换过程。(2)研究碳通量贡献源区分布。应用FSAM模型分析通量源区分布情况,对影响城市通量贡献区分布的因素进行分析,探讨不同条件下的通量区时空分布情况及其变化规律。结果表明:通量贡献区随着季节的变化而变化,春季的通量贡献区范围为距离塔的96~1063m,夏季为84~967m,秋季为103~1301m,冬季为110~1284m。秋冬季的分布范围较大,夏季分布范围最小。在通量贡献率为90%时,稳定大气条件下,主风风向90~180°,通量贡献区的范围为94~1047m。主风风向上不稳定条件下为66~491m。白天和夜间的通量贡献源区会有着明显的不同,白天通量贡献区的范围为距离塔的59~503m,夜间通量贡献区的范围为距离塔的113~1024m。(3)碳通量变化特征。二氧化碳通量变化呈现夏季碳吸收最为活跃,春秋季次之,冬季的碳排放活动最强。从全年尺度上看,整个下垫面表现为碳源。夏季吸收二氧化碳通量日均值为-0.076mg/m2/s,冬季排放二氧化碳通量日均值为0.079mg/m2/s。整个生态系统在全年的尺度上表现为碳源,全年日平均二氧化碳通量为0.0291mg/m2/s。四个季节的初始光能利用效率为夏季>秋季>春季>冬季,夏季可达到0.00365μmolCO2/m2/s。夜间二氧化碳通量与温度成指数正相关关系。下垫面对碳通量的影响。不同通量分区上的二氧化碳交换过程不同,城市区域的日二氧化碳通量平均值更高一些达到0.09mg/m2/s,而公园区域为-0.03mg/m2/s,这证明城市区域是典型的碳源。公园地区表现为轻微的碳汇,这表明基于1年的数据上,地表通量没有净碳输出,整个研究区域表现为碳源(4)交通对研究区域碳通量的影响。观测站附近道路上机动车的交通流量在早晨8点和下午6点左右会出现两个明显的高峰,平均可达到450辆/h。交通产生的排放对于二氧化碳通量观测会产生影响,在置信水平为95%的情况下,机动车辆排放对于碳通量变化的贡献是显著的,经过模型模拟表明,冬季车流量对于观测塔上的碳通量贡献了18%。