1.概述：

渦度相關(guān)采用渦動協(xié)方差原理，是一種微氣象學(xué)的測量方法，利用快速響應(yīng)的傳感器來測量大氣—下墊面間的物質(zhì)交換和能量交換。是一種直接測算通量的標(biāo)準(zhǔn)方法,是測定生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量交換通量的關(guān)鍵技術(shù)。由于測量方式和原理不同，渦動觀測系統(tǒng)分為開路渦動觀測系統(tǒng)和閉路渦動觀測系統(tǒng)。

渦動觀測系統(tǒng)可以測量能量通量（顯熱通量、潛熱通量、動量通量）和物質(zhì)通量（CO2 / H2O / CH4 / N2O）以及一些空氣動力學(xué)參數(shù)等,主要應(yīng)用于邊界層理論研究、大氣擴(kuò)散、能量收支研究、水分等物質(zhì)收支等眾多領(lǐng)域。

通量觀測適用于森林、草地、農(nóng)田、沙漠、城市、水域等各種下墊面環(huán)境，被廣泛應(yīng)用于中科院、林科院、、及各科研領(lǐng)域?qū)^(qū)域碳、水循環(huán)過程的研究；做為測算生態(tài)系統(tǒng)與大氣間物質(zhì)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(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。

2.測量原理：

渦動通量觀測系統(tǒng)主要有三維風(fēng)速及氣體密度高頻測定單元、供電單元、數(shù)據(jù)采集單元組成。三維風(fēng)速及氣體密度高頻測定單元用來測量三維風(fēng)速（Ux、Uy、Uz）、虛溫（Ts）、氣體密度（CO2和H2O）。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)（CO2和H2O）、三維超聲風(fēng)速儀輸出的三維風(fēng)數(shù)據(jù)（Ux，Uy，Uz），超聲虛溫?cái)?shù)據(jù)（Ts）、聲速（c）以及系統(tǒng)中其它輔助觀測數(shù)據(jù)，并將原始10HZ數(shù)據(jù)存儲到CF卡中；同時(shí)對原始數(shù)據(jù)做在線通量全修正計(jì)算，直接輸出可用于科研目的的高質(zhì)量通量數(shù)據(jù)，并將通量數(shù)據(jù)存儲到CF卡中。另外可將數(shù)據(jù)通過有線/無線的方式遠(yuǎn)程發(fā)送至數(shù)據(jù)中心。

3.LI-7500DS開路CO2/H2O氣體分析儀（渦動相關(guān)）

LI-7500DS是新一代數(shù)字型開路式CO2/H2O智能分析系統(tǒng)，是專為快速測量大氣環(huán)境中CO2和H2O而設(shè)計(jì)的，低至4W的功耗和近乎免維護(hù)的特點(diǎn)，使其更加適合在野外觀測臺站上進(jìn)行長期穩(wěn)定測量。

主要特點(diǎn)：

-- 低功耗：確保其可在野外臺站上進(jìn)行長期定位測量

-- 連續(xù)測量：可對各個(gè)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(xù)的數(shù)據(jù)測量

-- 記錄完整的渦度協(xié)方差數(shù)據(jù)：包括超聲風(fēng)速計(jì)采集的風(fēng)速數(shù)據(jù)和LI-COR Biomet系統(tǒng)采集的輔助氣象、輻射和土壤數(shù)據(jù)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(dá)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(jì)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(zhǔn)的光源和檢測器溫度控制，即使在較大的環(huán)境溫度波動下也能保證測量穩(wěn)定。

2.精密的光學(xué)組件使其在自然環(huán)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(lán)寶石防刮鏡片設(shè)計(jì)。

4.高性能可控溫?zé)o刷斬光器，確保長期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.CSAT3B三維超聲風(fēng)速儀

Campbell Scientific Inc.公司新生產(chǎn)的CSAT3B三維超聲風(fēng)速儀采用新工藝，在通訊和總線技術(shù)上采用了新技術(shù)。采用脈沖聲學(xué)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(fēng)速分量（Ux、Uy、Uz）和聲速（C）可以以*大100Hz的測量速度進(jìn)行測量，提供多種類型的數(shù)字輸出。

CSAT3B 是CSAT3的升級產(chǎn)品；CSAT3B可以采用CPI總線方式，實(shí)現(xiàn)*多25個(gè)三維風(fēng)儀在同一總線實(shí)現(xiàn)50Hz同步測量。

5.參考文獻(xiàn)：

1.《沙漠地區(qū)近地層能量交換特征研究初步評述》-李振杰;何清;艾力·買買提明

2.《吉爾吉斯柯孜爾河上游河谷草場能量閉合分析》-王喜花; 徐俊榮

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

4.《黃土高原半干旱草地地表能量通量及閉合率》[J]. 岳平,張強(qiáng),楊金虎,李宏宇,孫旭映,楊啟國,張建忠.  

5.《青藏高原地面有效輻射變化及其對表層土溫的影響》[J]. 李韌,趙林,丁永建,沈永平,季國良,劉廣岳,杜二計(jì),肖瑤,孫琳嬋,劉楊,石偉.

6.《黃土高原半干旱區(qū)陸面溫度和能量的氣候特征分析》[J]. 孫昭萱,張強(qiáng).

7.《黑河中上游不同下墊面反照率特征及其影響因子分析》[J]. 孫俊,胡澤勇,荀學(xué)義,彭雯,呂斌,徐麗嬌.

8.《沙漠腹地春夏季近地層大氣湍流特征觀測分析》[J]. 繆啟龍,溫雅婷,何清,李蘭蘭,王晶.

9.《敦煌戈壁冬夏季地表輻射與能量平衡特征對比研究》[J]. 劉宏誼,楊興國,張強(qiáng),王潤元,王勝,王鶴齡

10.《玉米生育期地表能量平衡的多時(shí)間尺度特征分析及不平衡原因的探索》[J]. 郭建俠,卞林根,戴長久

渦度相關(guān)