碳通量觀測(cè)系統(tǒng)
碳通量觀測(cè)，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(duì)區(qū)域碳、水循環(huán)過(guò)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(píng)價(jià)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(zhǎng)期和連續(xù)的科學(xué)研究提供支撐。
美國(guó)Campbell公司（簡(jiǎn)稱CSI）的通量觀測(cè)系統(tǒng)已國(guó)內(nèi)各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，、中國(guó)林科院及中國(guó)農(nóng)科院等不同領(lǐng)域的生態(tài)站已實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化觀測(cè)。
近地層通量觀測(cè)系統(tǒng)是空氣動(dòng)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(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，是邊界層研究的重要手段。通常由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)，另一個(gè)是背景梯度系統(tǒng)。這兩個(gè)部分彼此結(jié)合，卻又相互獨(dú)立，它們采用兩個(gè)數(shù)采單獨(dú)來(lái)運(yùn)行，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的有效性。
渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)---通量觀測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法
渦動(dòng)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(cè)量方法，采用渦度相關(guān)原理，利用快速響應(yīng)的來(lái)測(cè)量大氣下墊面的物質(zhì)交換和能量交換，它是一種直接測(cè)定通量的標(biāo)準(zhǔn)方法，已成為近年來(lái)測(cè)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(lái)越廣泛的應(yīng)用，并逐漸成為國(guó)際通量觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)。
渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)可以測(cè)量顯熱通量、潛熱通量、動(dòng)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(kuò)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(shí)際運(yùn)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(shí)時(shí)采集這些變量數(shù)據(jù)，并對(duì)其做同步處理，之后在線計(jì)算得到感熱通量、潛熱（水汽）通量、CO2通量、動(dòng)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(jì)算結(jié)果保存在數(shù)據(jù)采集單元，以此同時(shí)各種高頻變量的原始數(shù)據(jù)也會(huì)保存在數(shù)據(jù)采集單元中，用戶可以對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理（分析和插補(bǔ)），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(gè)過(guò)程，質(zhì)量控制／質(zhì)量保證，如對(duì)原始數(shù)據(jù)的異常值剔除，水汽/ CO2數(shù)值采集相對(duì)于垂直風(fēng)速的時(shí)間滯后訂正以及觀測(cè)結(jié)果的代表性（Footprint）的檢驗(yàn)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(mén)設(shè)計(jì)測(cè)量渦流的三維聲波風(fēng)速計(jì)和開(kāi)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(cè)原理，能同時(shí)測(cè)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(jì)，嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)信號(hào)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(shí)測(cè)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)：
風(fēng)速部分 分辨率： Ux、Uy：0.01m/s; Uz：0.05m/s; C：15mm/s-1rms；值為瞬時(shí)測(cè)量。 風(fēng)速精度：1.5%RMS@ 12m/s 范圍：0~65 m/s | 風(fēng)向部分 范圍：0-359o 分辨率：0.1o 精度：0.5o@ 12m/s |
聲溫部分 工作溫度：-40~70℃ 分辨率：≤0.01℃ | 聲速部分 聲速：300～370 m/s 分辨率：優(yōu)于0.001 m/s 精度：0.025% @ 20℃ |
氣體分析儀： 輸出：水汽濃度，CO2濃度 功耗：5W （任意溫度運(yùn)行下），啟動(dòng)時(shí)30W 測(cè)量范圍：CO2：0~3000μmol/mol（出廠標(biāo)定） H2O：0~60 mmol/mol（出廠標(biāo)定） 測(cè)量頻率：100Hz 輸出頻率：5～50Hz 可選 輸出帶寬：5，10，12.5，20，25HZ；用戶可編程。 輸出信號(hào)：SDM，RS-485，USB，模擬。 溫度：±0.15℃(-30-+50℃) CO2零點(diǎn)溫度漂移（）:±0.55mg/m3/℃（±0.3μmol/mol/℃） 增益漂移（）：讀數(shù)的±0.1%/°C CO2測(cè)量準(zhǔn)確度：＜1%μmol/mol 相對(duì)H2O靈敏度（）：±1.1×10-4μmolCO2/molH2O H2O零點(diǎn)溫度漂移（）：±0.037g/m3/℃（±0.05mmol/mol/℃） 增益漂移（）：讀數(shù)的±0.3%/℃ H2O測(cè)量準(zhǔn)確度：＜1%μmol/mol 相對(duì)CO2靈敏度（）:±1.1×10-4μmolCO2/molH2O 相對(duì)CO2靈敏度（）： ±0.1molH2O/molCO2 | |
