碳通量观测系统

碳通量观测，适用于森林、草地、农田、沙漠及城市等各种下垫面环境，广泛应用于中科院、林科院、农科院、及各科研领域，对区域碳、水循环过程的研究，作为生态系统与大气之间的CO2、H2O和能量交换信息的有效手段，为分析地圈-生物圈-大气圈的相互作用，评价陆地生态系统在碳循环中的作用提供重要的数据基础，为大尺度、长期和连续的科学研究提供支撑。

美国Campbell公司（简称CSI）的通量观测系统已国内各领域得到广泛应用，、中国林科院及中国农科院等不同领域的生态站已实现网络化观测。

近地层通量观测系统是空气动力学梯度法、涡度相关法和能量平衡法的高度结合，相互印证，确保了长期观测数据的有效性，是边界层研究的重要手段。通常由两个部分组成，一个是涡动协方差系统，另一个是背景梯度系统。这两个部分彼此结合，却又相互独立，它们采用两个数采单独来运行，保证了系统的稳定性和数据的有效性。

涡动协方差系统---通量观测的标准方法

涡动协方差系统，亦称涡度相关系统，是一种微气象学的测量方法，采用涡度相关原理，利用快速响应的来测量大气下垫面的物质交换和能量交换，它是一种直接测定通量的标准方法，已成为近年来测定生态系统碳、水交换通量的关键技术，得到了越来越广泛的应用，并逐渐成为国际通量观测网络的主要技术。

涡动协方差系统可以测量显热通量、潜热通量、动量通量、摩擦风速，以及其它物质通量（如CO2等），主要应用在边界层理论研究、大气扩散、能量收支研究、水分及其它物质收支研究等众多领域。

工作原理：

系统实际运行中，超声风速仪高频响应三维风速（Ux、Uy、Uz）和虚温（Ts），CO2/H2O分析仪高频响应CO2和H2O，数据采集器实时采集这些变量数据，并对其做同步处理，之后在线计算得到感热通量、潜热（水汽）通量、CO2通量、动量通量及摩擦风速，以及这些数据所需的协方差/均值等，并将计算结果保存在数据采集单元，以此同时各种高频变量的原始数据也会保存在数据采集单元中，用户可以对这些原始数据进行后期处理（分析和插补），从而获得理想通量数据。

注意：从湍流原始数据到通量产品生成的整个过程，质量控制／质量保证，如对原始数据的异常值剔除，水汽/ CO2数值采集相对于垂直风速的时间滞后订正以及观测结果的代表性（Footprint）的检验等。

一、三维超声与二氧化碳水汽分析仪 IRGASON

Campbell Scientific公司的IRGASON仪器集专门设计测量涡流的三维声波风速计和开路式CO2/H2O分析仪于一体。IRGASON使用的固态分析仪器是非色散红外检测原理，能同时测量二氧化碳浓度和水蒸气浓度，空气温度，三维风速，声波空气温度采用一体式设计，严格保证数据信号同步。

超声风速仪：

输出：Ux、Uy、Uz、C（Ux、Uy、Uz是参照于风速仪的坐标轴的风分量，C是声速）

输出频率：可编程从1～60Hz，瞬时测量，并有两种超采模式径组平均后成为20Hz或10Hz。

技术参数：