碳通量觀測系統

碳通量觀測，適用于森林、草地、農田、沙漠及城市等各種下墊面環境，廣泛應用于中科院、林科院、農科院、及各科研領域，對區域碳、水循環過程的研究，作為生態系統與大氣之間的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，評價陸地生態系統在碳循環中的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。

美國Campbell公司（簡稱CSI）的通量觀測系統已國內各領域得到廣泛應用，、中國林科院及中國農科院等不同領域的生態站已實現網絡化觀測。

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

渦動協方差系統---通量觀測的標準方法

渦動協方差系統，亦稱渦度相關系統，是一種微氣象學的測量方法，采用渦度相關原理，利用快速響應的來測量大氣下墊面的物質交換和能量交換，它是一種直接測定通量的標準方法，已成為近年來測定生態系統碳、水交換通量的關鍵技術，得到了越來越廣泛的應用，并逐漸成為國際通量觀測網絡的主要技術。

渦動協方差系統可以測量顯熱通量、潛熱通量、動量通量、摩擦風速，以及其它物質通量（如CO2等），主要應用在邊界層理論研究、大氣擴散、能量收支研究、水分及其它物質收支研究等眾多領域。

工作原理：

系統實際運行中，超聲風速儀高頻響應三維風速（Ux、Uy、Uz）和虛溫（Ts），CO2/H2O分析儀高頻響應CO2和H2O，數據采集器實時采集這些變量數據，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、動量通量及摩擦風速，以及這些數據所需的協方差/均值等，并將計算結果保存在數據采集單元，以此同時各種高頻變量的原始數據也會保存在數據采集單元中，用戶可以對這些原始數據進行后期處理（分析和插補），從而獲得理想通量數據。

注意：從湍流原始數據到通量產品生成的整個過程，質量控制／質量保證，如對原始數據的異常值剔除，水汽/ CO2數值采集相對于垂直風速的時間滯后訂正以及觀測結果的代表性（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儀器集專門設計測量渦流的三維聲波風速計和開路式CO2/H2O分析儀于一體。IRGASON使用的固態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，三維風速，聲波空氣溫度采用一體式設計，嚴格保證數據信號同步。

超聲風速儀：

輸出：Ux、Uy、Uz、C（Ux、Uy、Uz是參照于風速儀的坐標軸的風分量，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。

技術參數：