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利用LAS MkII進行能量平衡研究，賦能農(nóng)業(yè)生態(tài)監(jiān)測

2023-02-22，星期三

在農(nóng)業(yè)研究中，如何更好地監(jiān)測作物生長情況、調(diào)整灌溉策略？

幾年前，德拉敦的印度遠程科學(xué)研究所（IIRS）與新德里的印度農(nóng)業(yè)研究所（IARI）合作，選擇了Kipp & Zonen LAS MKII大孔徑閃爍儀進行能量平衡研究，用來測量熱通量、潛熱通量、蒸散量，并記錄生物物理參數(shù)。最終，他們的研究結(jié)果已發(fā)表在《地球系統(tǒng)科學(xué)雜志》（1）上。

利用LAS MkII進行能量平衡研究，賦能農(nóng)業(yè)生態(tài)監(jiān)測

感熱通量的連續(xù)測量

LAS MKII大孔徑閃爍儀是一種用于監(jiān)測湍流大氣折射率波動的開路光學(xué)裝置。紅外光束在代表相對較大區(qū)域的長達4.5公里的路徑上傳輸?shù)浇邮掌鳌?/p>

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LAS MkII接收器可以使用輔助氣象傳感器套件計算實時感熱通量（H）。數(shù)據(jù)可以存儲在其內(nèi)部存儲器中。當結(jié)合凈輻射（CNR4）、土壤熱通量和其他氣象數(shù)據(jù)時，可以通過Kipp & Zonen EVATION軟件包導(dǎo)出空間平均蒸散量（ET）。

測量的熱通量

與潛熱通量（LvE）和蒸散量相關(guān)

LAS測量的地表熱通量與潛熱通量（LvE）和蒸散量（ET）相關(guān)，并有助于能量平衡和水平衡研究。與傳統(tǒng)的點測量系統(tǒng)相比，LAS MkII的空間尺度與數(shù)值模型的網(wǎng)格盒大小以及氣象、水文和水管理研究中使用的衛(wèi)星圖像的像素大小相當。

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LAS MkII已安裝在新德里印度農(nóng)業(yè)研究所的農(nóng)業(yè)試驗農(nóng)場，路徑長度為990米，覆蓋灌溉和耕作農(nóng)業(yè)景觀。本文討論了閃爍儀路徑上晝夜和季節(jié)基礎(chǔ)上的能量通量模式。2014-2015年作物生長季節(jié)，Kharif（季風作物）的玉米和Rabi（冬季）的小麥主要覆蓋了該地區(qū)。

以兩周時間分辨率記錄的生物物理參數(shù)

生物物理參數(shù)（葉面積、土壤濕度、作物高度）沿路徑長度以兩周時間分辨率記錄，采樣距離固定。

閃爍儀的Kharif和Rabi季節(jié)的Bowen比值分別為0.76和0.88。葉面積指數(shù)與潛熱通量呈顯著正相關(guān)（R2=0.80），與感熱通量呈顯著負相關(guān)（R2=-0.79）。

在12個月的研究期間，農(nóng)田的平均蒸散量為每天1.58毫米水深，總蒸散量為543毫米，其中大部分在季風期間（7月至9月）下降。

LAS MkII：一款強大的儀器

這項研究表明，LAS MkII是一款強大的儀器，可以在大面積和長時間內(nèi)評估能量通量。接下來的研究可能會用于作物模擬建模，開發(fā)具有LAS校準的新模型，驗證遙感能量平衡算法，以及灌溉的最佳用水。

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在大型和相對同質(zhì)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)上使用LAS進行的實驗對于準確和大面積代表性的ET測量至關(guān)重要，并且在極地和地球靜止衛(wèi)星儀器的校準和驗證程序中也很有幫助。此外，它還可用于開發(fā)作物模擬模型、新的遙感能量平衡算法及其校準和驗證。

研究認為，LAS在評估具有大空間覆蓋的遙感通量方面具有一個主要優(yōu)勢，考慮到衛(wèi)星像素大小，LAS比其他通量估計方法（如溶度測定法或渦流協(xié)方差）更可靠。

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文章作者：新德里印度農(nóng)業(yè)研究所農(nóng)業(yè)物理部教授兼首席科學(xué)家Vinay Sehgal，Kipp & Zonen大氣科學(xué)家Keith Wilson

(1) Citation: Abhishek Danodia, Vinay Kumar Sehgal, N.R. Patel, Rajkumar Dhakar, Joydeep Mukherjee, S.K. Saha and Senthil Kumar (2017). Assessment of Large Aperture Scintillometry for large-area surface energy fluxes over an irrigated cropland in North India. Journal of Earth System Science. 126. 13. 10.1007/s12040-017-0847-6.

 

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預(yù)告 第10期 “哈希實驗室儀器操作及應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)” 開班通知

2024-09-24～2024-09-26
預(yù)告 第30期 “哈希在線水質(zhì)分析儀表使用與維護技術(shù)培訓(xùn)” 開班通知
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2024-09-24～2024-09-26
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2024-09-24～2024-09-26
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