[发明专利]一种确定稻田温室气体通量与风速风向倾斜关系的方法

权利要求书

1.一种确定稻田温室气体通量与风速风向倾斜关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)同时搜集或测量所需研究的稻田温室气体通量及风速风向的观测值,记稻田温室气体通量数据为y₁,y₂,…,y_M；

确定某一方向为0度，某一旋转方向为正方向；设置正北方向为0度，以逆时针方向旋转为正方向；在观测温室气体同时，观测风向数据为s₁,s₂,…,s_M,风速数据为w₁,w₂,…,w_M，其中，M为通量数据的观测个数，其不能小于50个，M≥50；

(2)将风向观测值转换为弧度计量单位；

(3)将温室气体通量与风向的倾斜周期函数进行周期回归；

(4)计算温室气体通量与风向周期回归方程结果间的周期残差；

(5)计算温室气体通量周期残差与风速间的线性回归方程；

(6)整理得到稻田温室气体通量与风速风向倾斜关系方程；

(7)评估稻田温室气体通量的风向效应、风速效应以及倾斜效应强度；

所述步骤(2)具体包括以下步骤：

a确保所有的风向数据为[0°，360°)，不在此范围内的风向角度通过加减360度的整数倍，将其转换到此范围内；经过此转换的风向角仍记为s₁,s₂,…,s_M；

b.通过公式将风向角转为弧度制，转换结果记为d₁,d₂,…,d_M；

所述步骤(3)具体包括以下步骤：

a.将观测到的稻田温室气体通量值y₁,y₂,…,y_M,与其同时观测到的风向角d₁,d₂,…,d_M，代入下面的倾斜回归方程，估计其中的未知参数λ₀，λ₁，β，α

Y＝λ₀+λ₁cos[(ωd-β)+αcos(ωd-β)] (1)

其中，ω与风向角的周期有关，定为1；此外，α有取值范围，

b.注意方程(1)是非线性的回归方程，且无法转化为线性的回归方程；求解该方程参数用拟牛顿法；

所述步骤(4)具体包括以下步骤：

a.将d_i,i＝1,2,3,…,M分别代入方程(1)，得到温室气体通量倾斜周期回归方程的结果r_i,i＝1,2,…,M；

b.将y_i-r_i,i＝1,2,…,M得到M个周期残差ε_i,i＝1,2,…,M；

所述步骤(5)具体包括以下步骤：

以ε_i,i＝1,2,…,M为因变量，以ε_i,i＝1,2,…,M对应风速w₁,w₂,…,w_M为自变量用极大似然法估计方程(2)中的系数c和λ_w：

ε＝cw+λ_w (2)；

所述步骤(6)具体包括以下步骤：

根据方程(1)和方程(2)的结果，整理得到对应于温室气体通量周期和趋势的统一方程为

Y_d,w＝λ₁cos[(ωd-β)+αcos(ωd-β)]+cw+λ₀+λ_w (3)

Y_d,w代表风向为d风速为w的温室气体通量预测值；

所述步骤(7)具体包括以下步骤：

a.c代表了风速对稻田温室气体通量的效应强度，即风速效应强度；

b.λ₁是风向效应强度；

c.α是风向的倾斜效应强度，若α大于0则温室气体通量向左倾斜，即偏北风时通量大；若α小于0则相反；若α等于0则温室气体通量无倾斜效应，即倾斜效应强度为0。