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专利号: 2025114453518
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法,其特征在于,包括如下步骤:将目标区域划分为若干网格,每个网格内包含两个高度的浓度观测数据;其中,在地表布置多个站点,汇总校准得到地表温室气体浓度 ;在参考高度布置至少一个站点,校准得到参考高度温室气体浓度 ;

其中,采用如下方式在地表布置多个站点:

获取目标区域的风向数据,根据风向方位角划分8个风向扇区;

将每个地表站点的ΔCO2浓度与风向数据进行时间匹配,按照8个风向扇区划分ΔCO2浓度数据,计算每个风向扇区内的平均ΔCO2浓度;

将各风向扇区的平均ΔCO2浓度数据与上风方位对应扇区内的下垫面参数进行匹配,人为源站点取冬季白天的数据,计算△CO2与不透水面比率的皮尔逊相关系数 ;自然源站点取夏季白天的数据,计算△CO2与植被覆盖率的皮尔逊相关系数 ;

人为源站点的不透水面比率与△CO2之间为正相关,取相关系数 的缓冲区半径范围,以相关系数 的最大值时的缓冲区半径为人为源站点的主要足迹范围 ,以相关系数 时的缓冲区半径为人为源站点的最大足迹范围 ;

自然源站点的植被覆盖率与△CO2为负相关,取相关系数 的缓冲区半径范围,以相关系数 的最小值时的缓冲区半径为自然源站点的主要足迹范围 ,以相关系数时的缓冲区半径为自然源站点的最大足迹范围 ;

以人为源站点或自然源站点为中心,以 和 为半径,绘制所有地表站点的足迹范围,保证地表站点的最大足迹范围有重叠且以预定覆盖率覆盖目标区域,否则调整站点位置;

基于所述地表温室气体浓度 、参考高度温室气体浓度 ,考虑空气动力学阻抗,计算得到由湍流所引起的局地温室气体通量 。

2.根据权利要求1所述的基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法,其特征在于,所述参考高度位于城市冠层2倍高度以上。

3.根据权利要求1所述的基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法,其特征在于,若无法同时满足两个高度的浓度观测,则由移动观测补充,具体包括:在缺少地表站点的网格内,由车载观测补充地表温室气体浓度数据;

在缺少参考高度站点的网格内,由机载观测实现,或由相邻网格的温室气体浓度数据代替。

4.根据权利要求1所述的基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法,其特征在于,将风向方位角按照NE:22.5‑67.5°、E:67.5‑112.5°、SE:112.5‑157.5°、S:157.5‑

202.5°、SW:202.5‑247.5°、W:247.5‑292.5°、NW:292.5‑337.5°、N:337.5‑360°/0‑22.5°划分8个风向扇区。

5.根据权利要求1所述的基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法,其特征在于,由湍流所引起的局地温室气体通量 与该温室气体浓度在垂直方向上的浓度差成正比,与空气动力学阻抗 成反比,即:式中,ρ为空气的摩尔密度。

6.根据权利要求1所述的基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法,其特征在于,若每个网格中仅有1个地表站点和1个参考高度站点,则将原始数据进行浓度校准后,剔除超过3倍标准差的异常值,再进行小时平均,得到 和 的小时数据;

若每个网格中地表站点或参考高度站点的数量超过1个时,则按照高度进行空间平均,得到 和 的小时数据;

若有车载移动观测,则按照网格进行空间平均,与 的小时数据进行时间匹配;

若有机载移动观测,则按照网格进行空间平均,与 的小时数据进行时间匹配。

7.根据权利要求5所述的基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法,其特征在于,利用每个网格内的热量通量H以及地表和参考高度的位温差值计算得到空气动力学阻抗 :式中,H为热量通量; 和 分别是地表和参考高度的位温; 为比热容。

8.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:处理器以及存储有计算机程序指令的存储器;所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法。

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有至少一个可执行指令,所述可执行指令在电子设备上运行时,使得电子设备执行如权利要求1至7任一项所述的基于高密度观测网的城市温室气体通量监测方法。