渦動觀測系統，采用渦動協方差原理，是一種微氣象學的測量方法，利用快速響應的傳感器來測量大氣—下墊面間的物質交換和能量交換。是一種直接測算通量的標準方法,是測定生態系統物質、能量交換通量的關鍵技術。由于測量方式和原理不同，渦動觀測系統分為開路渦動觀測系統和閉路渦...

1.概述：

渦動觀測系統，采用渦動協方差原理，是一種微氣象學的測量方法，利用快速響應的傳感器來測量大氣—下墊面間的物質交換和能量交換。是一種直接測算通量的標準方法,是測定生態系統物質、能量交換通量的關鍵技術。由于測量方式和原理不同，渦動觀測系統分為開路渦動觀測系統和閉路渦動觀測系統。

渦動觀測系統可以測量能量通量（顯熱通量、潛熱通量、動量通量）和物質通量（CO2 / H2O / CH4 / N2O）以及一些空氣動力學參數等,主要應用于邊界層理論研究、大氣擴散、能量收支研究、水分等物質收支等眾多領域。

通量觀測適用于森林、草地、農田、沙漠、城市、水域等各種下墊面環境，被廣泛應用于中科院、林科院、、及各科研領域對區域碳、水循環過程的研究；做為測算生態系統與大氣間物質和能量交換信息的有效手段，為分析地圈-生物圈-大氣圈的相互作用提供重要的數據基礎，為大尺度、長期和連續的科學研究提供支撐。

2.測量原理：

渦動通量觀測系統主要有三維風速及氣體密度高頻測定單元、供電單元、數據采集單元組成。三維風速及氣體密度高頻測定單元用來測量三維風速（Ux、Uy、Uz）、虛溫（Ts）、氣體密度（CO2和H2O）。數據采集、存儲及傳輸單元是核心采集處理單元，采集氣體分析儀輸出的濃度數據（CO2和H2O）、三維超聲風速儀輸出的三維風數據（Ux，Uy，Uz），超聲虛溫數據（Ts）、聲速（c）以及系統中其它輔助觀測數據，并將原始10HZ數據存儲到CF卡中；同時對原始數據做在線通量全修正計算，直接輸出可用于科研目的的高質量通量數據，并將通量數據存儲到CF卡中。另外可將數據通過有線/無線的方式遠程發送至數據中心。

3.LI-7500DS開路CO2/H2O氣體分析儀（渦動相關）

LI-7500DS是新一代數字型開路式CO2/H2O智能分析系統，是專為快速測量大氣環境中CO2和H2O而設計的，低至4W的功耗和近乎免維護的特點，使其更加適合在野外觀測臺站上進行長期穩定測量。

主要特點：

-- 低功耗：確保其可在野外臺站上進行長期定位測量

-- 連續測量：可對各個方向氣流采樣測量，從而可以有多種安裝選擇并能保證連續的數據測量

-- 記錄完整的渦度協方差數據：包括超聲風速計采集的風速數據和LI-COR Biomet系統采集的輔助氣象、輻射和土壤數據等

工作原理：

LI-7500DS 采用非色散紅外光譜法來測量空氣中CO2和H2O的密度。紅外線穿過可控溫

的濾光片，然后穿過開放的采樣空間到達紅外檢測器。特定波長的紅外線被采樣空間中的

CO2和H2O吸收，通過計算該波段紅外線衰減程度獲取CO2和H2O的氣體濃度。

儀器新特性

1.精準的光源和檢測器溫度控制，即使在較大的環境溫度波動下也能保證測量穩定。

2.精密的光學組件使其在自然環境下對污染物（如花粉、灰塵等）的敏感度大大降低。

3.特殊光波的藍寶石防刮鏡片設計。

4.高性能可控溫無刷斬光器，確保長期可靠地運轉。

4.CSAT3B三維超聲風速儀

Campbell Scientific Inc.公司新生產的CSAT3B三維超聲風速儀采用新工藝，在通訊和總線技術上采用了新技術。采用脈沖聲學模式工作，可以抗拒惡劣的天氣條件下的暴露工作。三相正交風速分量（Ux、Uy、Uz）和聲速（C）可以以*大100Hz的測量速度進行測量，提供多種類型的數字輸出。

CSAT3B 是CSAT3的升級產品；CSAT3B可以采用CPI總線方式，實現*多25個三維風儀在同一總線實現50Hz同步測量。

5.參考文獻：

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3.《塔克拉瑪干沙漠腹地地表輻射與能量平衡》-楊帆;王順勝;何清;霍文;楊興華;鄭新倩;;蔡文軍;買買提艾力·買買提依明

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