Reddy:用于分析异构环境中湍流相关性测量的开源工具箱
大气与海洋物理
2026-01-30 v1 统计方法学
摘要
大气-陆面交换过程由湍流通量决定,可从湍流相关性测量中推导得出。该方法最初用于量化生态系统规模的垂直大气-植被交换过程,也用于验证大气湍流理论,以最终提高数值模型中湍流的表征。长期以来,湍流研究聚焦于理想化、均匀且平坦的表面,而近期科学进展正转向研究复杂异构环境中湍流交换过程的非理想化情形,这带来诸多挑战,例如不同表面类型之间的对流通量或夜间湍流的非平稳性。这需要重新思考标准后处理程序以确定从高频声波和气体分析仪测量中推导湍流通量。本文介绍开源R包"Reddy",其提供模块化构建的函数,用于湍流相关性测量的后处理、分析和可视化,包括探讨谱系、相关结构、各向异性、通量足迹以及面能平衡闭合。"Reddy"包配有详细文档及一套Jupyter笔记本,帮助新手入门湍流相关性数据分析。我们基于来自挪威三个不同场地的测量数据展示了"Reddy"的应用:在强分层的阿尔卑斯草原进行案例研究、用于确定冰盖过渡期间的合适平均时间、以及为永久冻土沼泽地拟合通量-方差关系。"Reddy"是之前开发软件包的延续,为向异构真实环境中的整体湍流数据分析铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2601.21890,
title = {Reddy: An open-source toolbox for analyzing eddy-covariance measurements in heterogeneous environments},
author = {Laura Mack and Norbert Pirk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.21890},
year = {2026}
}