Picarro G2311-f 在城市大楼屋顶的通量监测部署

江苏海兰达尔环境科技有限公司

2023/08/24 10:22

Picarro G2311-f 在城市大楼屋顶的通量监测部署

江苏海兰达尔 2023-08-23 15:38 发表于江苏

概要

自然生态系统长期以来一直是通量研究的重点，一方面，对这些地区进行持续的调查对于开发准确的气候和生态模型十分必要，另一方面，描述城市环境的复杂性对理解全球循环也是至关重要的。其中一个比较有意思的研究领域就是量化绿色工程和技术（比如：绿色屋顶）对于城市环境的影响。哥伦比亚大学在纽约城市绿色屋顶进行了一系列实验，用于评估屋顶绿化对于减少热岛效应，减少雨水排水沟流量，改善径流水质的效果。在研究中,Picarro通量分析仪可以帮助量化屋顶到大气的净通量，以及植物低水平的每日CO₂呼吸，同时探究屋顶绿化的存在对于甲烷是源还是汇。

仪器设置方法

通量塔高1.5m，矗立在109,000平方英尺的屋顶上，Picarro G2311-f分析仪安装在一个防风雨的恒温箱中，靠近塔的底部，连接一根2m长的采样管，样气入口位于安装在塔上的三维超声风速计（Gill WindmasterPro）0.15m范围内。塔上还安装了相对湿度和温度计（Vaisala），以及一个开放路径式的Licor 7500 CO₂&H₂O传感器。来自温湿度计和Licor的模拟信号被传输到Gill风速计，后者将所有数据通过RS232发送到Picarro。Picarro主机内置的计算机使用其独特的软件，作为数据记录器，自动分析、时间同步，并将分析仪的浓度数据与输入的数据流集成，并存储到一个用户文件中，其中包含塔上所有仪器的数据。同时，L7500测量的CO₂浓度数据也可通过Picarro内置的程序进行水汽校正。

通量塔所在位置（美国邮政署大楼楼顶）

仪器设置和数据流说明

结果

从水汽浓度的时间序列变化来看，第221天发生的降雨事件影响了开放路径式L7500的测量，在降水过程发生后，L7500发生了水汽通量测量的偏移。除去降水过程期间，Picarro与Licor对于CO₂的测量十分接近，直到223天时，两种仪器之间才出现较大的偏移，尤其是对于水汽测量的偏差尤为巨大，其根本原因可能是仪器漂移。

水汽浓度5天时间序列（Picarro、Licor、Vaisala）

CO₂浓度5天时间序列（Picarro、Licor）

CH₄浓度5天时间序列（Picarro）

计算了45min的平均通量，下图显示了5天的测量结果，用以说明在屋顶上发生的日循环。白天的水汽通量非常高，但二氧化碳呼吸量很低，这也是对这类植被和生物量相对较小情况的预估。

潜热和感热通量（5天测量结果）

在低水汽通量时，两种仪器测量的一致性很好。然而，在高水通量时，CO₂信号在L7500中得到了增强，产生了对碳吸收的过高估计。

CO₂和CH₄的通量日变化（5天测量结果）

从甲烷浓度和通量的日变化可以看出，日间稀释/夜间储存效应明显存在，甲烷通量几乎为零，正如预期的那样，屋顶似乎并不是甲烷的来源或汇。Picarro G2311-f在低通量环境下能表现出稳定的性能。

甲烷浓度和通量的日变化

Picarro通量测量仪器（G2311-f）非常适合城市生态系统的测量，比如屋顶花园等场景。该仪器能同时精确和准确地测量三种气体（CO₂、CH₄、H₂O）的浓度，并以10Hz的频率输出。同时自动校正水汽的影响，并报告准确的干气摩尔分数，基于仪器优异的温度和压力控制，可以精准地确定低水平下的通量。

与开放路径的测量方式相比，Picarro显示出相同或更好的频率响应。此外，Picarro内置的软件可以将风速仪和其他外围数据通过RS232与分析仪数据直接集成和时间同步，这一功能极大地简化了数据的分析和处理，并有助于消除相对时间漂移或数据错误处理而造成的潜在问题。

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