碳通量觀測系統(tǒng)

碳通量觀測，適用于森林、草地、農(nóng)田、沙漠及城市等各種下墊面環(huán)境，廣泛應(yīng)用于中科院、林科院、農(nóng)科院、及各科研領(lǐng)域，對區(qū)域碳、水循環(huán)過程的研究，作為生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間的CO2、H2O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，評價陸地生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)中的作用提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為大尺度、長期和連續(xù)的科學(xué)研究提供支撐。

美國Campbell公司（簡稱CSI）的通量觀測系統(tǒng)已國內(nèi)各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，、中國林科院及中國農(nóng)科院等不同領(lǐng)域的生態(tài)站已實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化觀測。

近地層通量觀測系統(tǒng)是空氣動力學(xué)梯度法、渦度相關(guān)法和能量平衡法的高度結(jié)合，相互印證，確保了長期觀測數(shù)據(jù)的有效性，是邊界層研究的重要手段。通常由兩個部分組成，一個是渦動協(xié)方差系統(tǒng)，另一個是背景梯度系統(tǒng)。這兩個部分彼此結(jié)合，卻又相互獨立，它們采用兩個數(shù)采單獨來運行，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的有效性。

渦動協(xié)方差系統(tǒng)---通量觀測的標(biāo)準(zhǔn)方法

渦動協(xié)方差系統(tǒng)，亦稱渦度相關(guān)系統(tǒng)，是一種微氣象學(xué)的測量方法，采用渦度相關(guān)原理，利用快速響應(yīng)的來測量大氣下墊面的物質(zhì)交換和能量交換，它是一種直接測定通量的標(biāo)準(zhǔn)方法，已成為近年來測定生態(tài)系統(tǒng)碳、水交換通量的關(guān)鍵技術(shù)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并逐漸成為國際通量觀測網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)。

渦動協(xié)方差系統(tǒng)可以測量顯熱通量、潛熱通量、動量通量、摩擦風(fēng)速，以及其它物質(zhì)通量（如CO2等），主要應(yīng)用在邊界層理論研究、大氣擴散、能量收支研究、水分及其它物質(zhì)收支研究等眾多領(lǐng)域。

工作原理：

系統(tǒng)實際運行中，超聲風(fēng)速儀高頻響應(yīng)三維風(fēng)速（Ux、Uy、Uz）和虛溫（Ts），CO2/H2O分析儀高頻響應(yīng)CO2和H2O，數(shù)據(jù)采集器實時采集這些變量數(shù)據(jù)，并對其做同步處理，之后在線計算得到感熱通量、潛熱（水汽）通量、CO2通量、動量通量及摩擦風(fēng)速，以及這些數(shù)據(jù)所需的協(xié)方差/均值等，并將計算結(jié)果保存在數(shù)據(jù)采集單元，以此同時各種高頻變量的原始數(shù)據(jù)也會保存在數(shù)據(jù)采集單元中，用戶可以對這些原始數(shù)據(jù)進行后期處理（分析和插補），從而獲得理想通量數(shù)據(jù)。

注意：從湍流原始數(shù)據(jù)到通量產(chǎn)品生成的整個過程，質(zhì)量控制／質(zhì)量保證，如對原始數(shù)據(jù)的異常值剔除，水汽/ CO2數(shù)值采集相對于垂直風(fēng)速的時間滯后訂正以及觀測結(jié)果的代表性（Footprint）的檢驗等。

一、三維超聲與二氧化碳水汽分析儀 IRGASON

Campbell Scientific公司的IRGASON儀器集專門設(shè)計測量渦流的三維聲波風(fēng)速計和開路式CO2/H2O分析儀于一體。IRGASON使用的固態(tài)分析儀器是非色散紅外檢測原理，能同時測量二氧化碳濃度和水蒸氣濃度，空氣溫度，三維風(fēng)速，聲波空氣溫度采用一體式設(shè)計，嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)信號同步。

超聲風(fēng)速儀：

輸出：Ux、Uy、Uz、C（Ux、Uy、Uz是參照于風(fēng)速儀的坐標(biāo)軸的風(fēng)分量，C是聲速）

輸出頻率：可編程從1～60Hz，瞬時測量，并有兩種超采模式徑組平均后成為20Hz或10Hz。

技術(shù)參數(shù)：