渦動(dòng)協(xié)方差及能量平衡

更新時(shí)間：2021-11-23

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采用渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)測(cè)量H2O、CO2和熱通量，可以計(jì)算出顯熱通量、潛熱通量和二氧化碳通量，副產(chǎn)品有動(dòng)量通量和摩擦風(fēng)速等

主要系統(tǒng)部件:

※ 數(shù)據(jù)采集器

※ 三維超聲風(fēng)速儀

※ CS7500A 或 KH20 濕度儀

可測(cè)量的變量:

※ 風(fēng)和溫度通過(guò) CSAT3

※ CO2 和 H2O 摩爾密度通過(guò) CS7500A

※ H2O 密度通過(guò)KH20

儀器組成及原理：

渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器和三維超聲風(fēng)速儀、LI7500A CO2/H2O分析儀等組成。

數(shù)據(jù)采集器控制整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量、采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算及存貯。

三維超聲風(fēng)速儀測(cè)量空氣的三維風(fēng)速及超聲虛溫，LI7500A測(cè)量空氣中的CO2和H2O氣體含量，這兩種傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)構(gòu)成了渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器在線計(jì)算或研究者離線處理，可得到CO2通量、潛熱通量、顯熱通量、空氣動(dòng)量通量、磨擦風(fēng)速等，這些特征是用于渦動(dòng)協(xié)方差研究的主要參量。

在渦動(dòng)協(xié)方差研究中，還有必要測(cè)量研究區(qū)域的能量平衡。太陽(yáng)輻射（向下短波輻射，及DR）進(jìn)入地球大氣層，經(jīng)過(guò)直射、散射、轉(zhuǎn)化等機(jī)制作用后，在大氣中形成既有向下的短波輻射（DR）和長(zhǎng)波輻射（DLR），也有向上的矮波輻射（UR）和長(zhǎng)波輻射（ULR）。在這個(gè)系統(tǒng)中，CNR1凈輻射傳感器測(cè)量了這些輻射分量和總的結(jié)果（凈輻射Rn）；HFP01SC熱通量板測(cè)量約5cm處的土壤熱通量，TCAV平均熱電偶探頭用于測(cè)量土壤儲(chǔ)熱，CS616用于測(cè)量土壤中的水的儲(chǔ)熱；這些量和渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)所測(cè)的顯熱及潛熱，用于考察研究區(qū)域的能量平衡。

由于LI7500A和三維超聲風(fēng)速儀各自的測(cè)量機(jī)制，它們的測(cè)量都容易受降雨影響，光合有效輻射傳感器所測(cè)數(shù)據(jù)可用于CO2通量的后期修正。