合理评估涡动相关系统测量的准确性

利用闭路涡动相关系统(CPEC)获取近地面层中CO₂、H₂O等温室气体的通量过程在环境生态学中有着广泛的应用，了解这些测量结果的准确性可以用来评估其适用范围。尽管气体分析仪对各种不确定性(零点漂移，增益漂移，交叉灵敏度和精密度)的范围有详细的说明，然而目前没有模型与方法将各种不确定性整合为总体不确定性，即准确性(Accuracy)，而准确性往往是数据应用时最需要的。

Campbell Scientific与中国科学院沈阳应用生态所“清原科尔塔群”研究团队采用国际标准对准确性的定义，推导出了气体分析仪测量CO₂/H₂O混合比的总体准确性模型。结果发现，总体准确性可由零点漂移(，α可为CO₂或H₂O)、增益漂移()和交叉灵敏度()和精度()来综合描述，这个模型将最大准确性范围表示为：

基于大气物理学理论和生态学背景，为在大气边界层和生态系统中获取的CO₂和H₂O有关数据的应用，适用性地评估了闭路涡动相关系统气体分析仪测量CO₂和H₂O的准确性。

结果如下：

一、气体分析仪的CO₂准确性为±0.78 μmol CO₂ mol^-1(相对±0.18%)，H₂O准确性(±0.15 mmol H₂O mol⁻¹)。

二、精密度(precision)和交叉灵敏度(cross sensitivity)是次要的不确定性，而零点漂移和增益漂移(zero drift and gain drift)是主要的不确定性；同时指出了涡动相关系统在野外工作中自动标定的重要性。

三、在生态系统中，涡动相关系统的自动标定(包括零点和CO₂/H₂O跨度)可以将CO₂的测量准确性提高36%(±0.74至±0.47 μmol CO₂ mol^-1)；将H₂O的测量准确性提高27%(±0.15至±0.11 mmol H₂O mol^-1)。

这项研究有两点主要发现

一、H₂O的相对准确性应在一定条件下定义，笼统使用1%或2%定义是不合理的，且往往会误导数据使用者。合理的定义对科研工作者选择设备具有指导意义。

二、在低温(如冰点以下)或干旱地区，增益漂移对H₂O测量准确性的影响可忽略。在寒冷的冬季，野外工作者不必担心对气体分析仪H₂O的跨度订正。