目錄
1. 后處理方法介紹
1.1 Ustar閾值判斷（主要針對夜間NEE）
1.2 數(shù)據(jù)插補
1.2.1 查表法插補（LUT法）
1.2.2 平均日變化曲線法（MDC法）
1.2.3 樣本邊緣分布采樣法（MDS法）
1.3 數(shù)據(jù)拆分
2. REddyProc包處理數(shù)據(jù)格式介紹
2.1 輸入需要處理數(shù)據(jù)的格式
2.2 輸出處理完畢數(shù)據(jù)的格式
3. REddyProc包的R代碼介紹
3.1 準備—R程序包安裝、運行、目標數(shù)據(jù)導(dǎo)入和調(diào)整
3.2 數(shù)據(jù)后處理
3.2.1 Ustar閾值計算
3.2.2 數(shù)據(jù)插補
3.2.3 NEE拆分插補
3.2.4整合處理結(jié)果并輸出數(shù)據(jù)
渦動通量數(shù)據(jù)處理分為在線處理（online-processing）和后處理（post-processing）。其中在線處理針對高頻通量數(shù)據(jù)（e.g.10Hz data）通過一系列標準方法進行計算，最后得到帶有質(zhì)量評價的低頻通量數(shù)據(jù)（e.g.half-hour data），后處理主要包括Ustar閾值估計、數(shù)據(jù)插補和碳通量（NEE）拆分（植被總生產(chǎn)力GPP和呼吸消耗Re）及其結(jié)果的可視化表達。
當夜間大氣湍流運動較弱時，摩擦風速u?降低，渦動相關(guān)系統(tǒng)測量碳通量NEE時會出現(xiàn)低估的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)漂移值增多。通常需要判斷出u?閾值，剔除這些低于u?閾值的NEE；對缺失的數(shù)據(jù)進行插補，有利于得到完整的時間序列并得到更長時間尺度（月或年）下的均值；NEE通過主流的模型方法進行拆分，以便進一步了解研究區(qū)NEE兩大組分：（1）生態(tài)系統(tǒng)總生產(chǎn)力（或總初級生產(chǎn)力）（2）生態(tài)系統(tǒng)呼吸。REddyProc 程序包通過R語言平臺實現(xiàn)了以上三個方面的數(shù)據(jù)后處理，以及對其計算結(jié)果實現(xiàn)基本可視化功能。
1. 后處理方法介紹
數(shù)據(jù)后處理所使用的通量數(shù)據(jù)是已經(jīng)過異常值剔除后的數(shù)據(jù)，NEE拆分或可插補的數(shù)據(jù)包括碳通量（NEE，umolm-2s-1）、感熱通量（sensible heat flux (H) Wm-2）、潛熱通量（latent heat flux (LE) Wm-2）、摩擦風速（friction velocity (u?) ms-1）、入射短波輻射（global radiation (Rg) Wm-2）, 空氣或土壤溫度（air or soil temperature (Tair, Tsoil) ℃）和水汽壓飽和差（vapor pressure deficit (VPD) hPa）或相對濕度（relative humidity (RH) %）。其中u?、Rg、VPD、Tair和RH是NEE濾除、插補和拆分默認使用數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)后處理主要流程包括（圖 1）：
●確定和濾除湍流發(fā)展較弱的時期下的NEE（計算u?閾值）。
●插補缺失的小時數(shù)據(jù)。
●拆分碳通量小時數(shù)據(jù),得到GPP和Reco。
圖1 數(shù)據(jù)后處理流程，以某一站點數(shù)據(jù)為例
（Wutzler et al.(2018)）
1.1
Ustar閾值判斷（主要針對夜間NEE）
儀器所在高度處可以測量到下墊面全部碳通量（無平流損失），對應(yīng)的最小u?稱為u?閾值，u?閾值通常出現(xiàn)在夜間（Rg<10 Wm-2）。由于下墊面粗糙度在不同時期（季節(jié)）發(fā)生變化，導(dǎo)致u?閾值會產(chǎn)生季節(jié)變化。（the u? threshold is the minimum u? above which respiration reaches aplateau. This threshold is specific for each season of a site year.）。
當前REddyProc 包計算Ustar閾值方法主要有移動點法（the moving point method，MPT）和斷點檢測法（the breakpoint detection method，CPT），其中MPT較常用。
1.2
數(shù)據(jù)插補
Ustar閾值濾除NEE后，會有更多的NEE缺失數(shù)據(jù)，需要插補。
1.2.1 查表法插補（LUT法）
在REddyProc包的查表法中（look-up table (LUT)），所有通量數(shù)據(jù)以特定的時間窗口內(nèi)的相似氣象條件為依據(jù)進行分類并計算平均值，最后得到可供參照的速查表。缺失的數(shù)據(jù)可利用同時間序列中已知的氣象數(shù)據(jù)與速查表匹配，對應(yīng)的通量數(shù)據(jù)即為所缺失的數(shù)據(jù)。
1.2.2 平均日變化曲線法（MDC法）
該方法可在其他氣象數(shù)據(jù)缺失條件下進行通量數(shù)據(jù)插補。假設(shè)植物晚上只進行呼吸作用，白天發(fā)生光合和呼吸作用，且NEE具有較為規(guī)律的日變化特征。則缺失的數(shù)據(jù)可根據(jù)臨近天同時刻（或前后一小時）已知的通量數(shù)據(jù)進行插補（mean diurnal course (MDC)）。
1.2.3 樣本邊緣分布采樣法（MDS法）
邊緣分布采樣法（marginal distribution sampling (MDS)）結(jié)合了以上LUT和MDC兩種方法，根據(jù)通量數(shù)據(jù)與氣象因子之間的關(guān)系（covariation）以及通量數(shù)據(jù)在時間上的自相關(guān)進行插補。MDS可針對較大缺失范圍的NEE和LE數(shù)據(jù)插補，該方法目前最受歡迎。
利用Rg, Tair和 VPD三種氣象數(shù)據(jù)，（1）如果三個氣象數(shù)據(jù)皆未缺失, 使用LUT 方法，三個氣象因子默認邊際條件（default margins）為50 Wm?2, 2.5 ?C和5.0 hPa；（2）Tair 或VPD 缺失, 則只利用 Rg；(3) 如果三種氣象數(shù)據(jù)都缺失，使用 MDC方法。另外，很多站點沒有Rg的觀測數(shù)據(jù)，可用光合有效輻射par代替，并設(shè)置par的邊際條件（可嘗試使用100-200 μmol m-2 s-1）
1.3
數(shù)據(jù)拆分
NEE、Reco（↑）和GPP（↓）三者關(guān)系為NEE = Reco– GPP，當前NEE拆分為Reco 和GPP主要方法有利用夜間NEE數(shù)據(jù)拆分和利用白天NEE數(shù)據(jù)拆分兩種。當前夜間NEE數(shù)據(jù)拆分方法最常用。
夜間NEE數(shù)據(jù)拆分方法是假設(shè)植被呼吸Reco只與Tair變化有關(guān)，且夜間植被只進行呼吸作用，因此可以通過夜間NEE對Tair的響應(yīng)變化曲線推出白天植被的呼吸Reco變化，最后根據(jù)以上關(guān)系式求出植被總生產(chǎn)力GPP。
白天NEE數(shù)據(jù)拆分方法是將白天NEE和總輻射的關(guān)系假設(shè)為Rg和VPD對GPP的影響以及Tair對Reco的影響的綜合。
2. REddyProc包處理數(shù)據(jù)格式介紹
本節(jié)圖片來源：
https://www.bgc-jena.mpg.de/bgi/index.php/Services/REddyProcWebDataFormat
注意雖然REddyProc包是基于該網(wǎng)頁在線工具所開發(fā)的，但是二者的算法還有一些區(qū)別，詳情參見Wutzler et al.(2018)。
2.1
輸入需要處理數(shù)據(jù)的格式
輸入數(shù)據(jù)格式如圖2所示，輸入文件類型為“文本文件（制表符分隔）（*.txt）”
圖2 數(shù)據(jù)輸入類型及格式
2.2
輸出處理完畢數(shù)據(jù)的格式
輸出的數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)插補結(jié)果（圖 3），u?閾值估計結(jié)果（圖 4）和NEE拆分為GPP和Reco的結(jié)果（圖 5）。
圖3 數(shù)據(jù)插補數(shù)據(jù)結(jié)果格式
圖4 Ustar閾值數(shù)據(jù)結(jié)果格式
圖5 NEE數(shù)據(jù)拆分結(jié)果格式
3. REddyProc包的R代碼介紹
白色字為代碼，“###”后僅為代碼介紹的文本，無其他功能?！?”為跳過無需運行的代碼。
3.1
準備—R程序包安裝、運行、目標數(shù)據(jù)導(dǎo)入和調(diào)整
3.2
數(shù)據(jù)后處理
按照Ustar閾值計算，數(shù)據(jù)插補和NEE拆分三個流程分別進行處理。
3.2.1 Ustar閾值計算
3.2.2 數(shù)據(jù)插補
3.2.3 NEE拆分
3.2.4 整合處理結(jié)果并輸出數(shù)據(jù)