1.能量平衡系統(tǒng)

能量平衡閉合狀況作為通量觀測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要參考指標(biāo)，所有地氣交換模式都基于能量和物質(zhì)平衡基本原理。近地面可利用能量，即凈輻射（Ｒｎ）與土壤熱通量（Ｇ）之差（有時(shí)還考慮植被冠層熱儲(chǔ)存Ｓ等），應(yīng)當(dāng)與所分配的感熱通量（Ｈ）和潛熱通量（λＥ，Ｅ為蒸散量，λ為汽化潛熱）之和相等。

能量平衡所需測(cè)量的指標(biāo)可以和渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)上乘結(jié)合在一起，所有數(shù)據(jù)的采集由同一套數(shù)據(jù)采集單元來(lái)完成，從而保證系統(tǒng)的完整性和所有數(shù)據(jù)的同步性，極大地方便了后續(xù)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程。

能量平衡配置：高精度四分量?jī)糨椛浔?，土壤熱通量板，土壤水分，土壤熱平衡探頭（TCAV），表面溫度傳感器等；

能量的閉合度很大程度取決于選用儀器的測(cè)量精度和穩(wěn)定性，我們選配的探頭根據(jù)多年來(lái)國(guó)內(nèi)科研用戶的使用情況篩選而來(lái)，具有較高的精度和良好的穩(wěn)定性。

2.測(cè)量原理：

渦動(dòng)通量觀測(cè)系統(tǒng)主要有三維風(fēng)速及氣體密度高頻測(cè)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(cè)定單元用來(lái)測(cè)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(chǔ)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(cè)數(shù)據(jù)，并將原始10HZ數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到CF卡中；同時(shí)對(duì)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(chǔ)到CF卡中。另外可將數(shù)據(jù)通過(guò)有線/無(wú)線的方式遠(yuǎn)程發(fā)送至數(shù)據(jù)中心。

3.LI-7500DS開(kāi)路CO2/H2O氣體分析儀（渦動(dòng)相關(guān)）

LI-7500DS是新一代數(shù)字型開(kāi)路式CO2/H2O智能分析系統(tǒng)，是專(zhuān)為快速測(cè)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(cè)臺(tái)站上進(jìn)行長(zhǎng)期穩(wěn)定測(cè)量。

主要特點(diǎn)：

--低功耗：確保其可在野外臺(tái)站上進(jìn)行長(zhǎng)期定位測(cè)量

---連續(xù)測(cè)量：可對(duì)各個(gè)方向氣流采樣測(cè)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(cè)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(lái)測(cè)量空氣中CO2和H2O的密度。紅外線穿過(guò)可控溫

的濾光片，然后穿過(guò)開(kāi)放的采樣空間到達(dá)紅外檢測(cè)器。特定波長(zhǎng)的紅外線被采樣空間中的

CO2和H2O吸收，通過(guò)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(cè)器溫度控制，即使在較大的環(huán)境溫度波動(dòng)下也能保證測(cè)量穩(wěn)定。

2.精密的光學(xué)組件使其在自然環(huán)境下對(duì)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(zhǎng)期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.WINDMASTER三維超聲風(fēng)速儀

新型的WindMaster 三維超聲風(fēng)速儀是一款高精度的儀器，儀器可以進(jìn)行湍流測(cè)量、表面能量平衡測(cè)量和梯度通量測(cè)量。

所有的研究都要依靠精密精準(zhǔn)的測(cè)量，風(fēng)速和聲速溫度都是不一致的。

這些條件決定了在進(jìn)行梯度通量測(cè)量時(shí)需要使用渦動(dòng)協(xié)方差技術(shù)，Gill的三維超聲風(fēng)速風(fēng)向儀采用了*佳的外形配置和電子技術(shù)處理以*小化流動(dòng)扭曲和變送器陰影效應(yīng)。Gill承諾對(duì)每個(gè)傳感器都單獨(dú)在Gill的風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行了測(cè)試，從而保證了傳感器的*的性能。WindMaster可以提供20Hz的數(shù)據(jù)輸出頻率，而且還可以提高到32Hz。儀器由鋁和碳化纖維材料構(gòu)成。通過(guò)野外試驗(yàn)證明，Gill的傳感器可以測(cè)量高大45米/秒的風(fēng)速。

軟件和電子技術(shù)大大提高了改善垂直分辨率和SOS精度。新的電子設(shè)計(jì)技術(shù)使得儀器的功耗降至30mA(12VDC).

產(chǎn)品特點(diǎn)：

※ 免維護(hù)

※ 重量輕

※ U, V, W, SOS & 聲速溫度輸出

※ 20Hz 或可選擇32Hz 數(shù)據(jù)頻率

※ 可選擇模擬量輸出或數(shù)字輸出

※應(yīng)用：氣象系統(tǒng)，安全運(yùn)輸，結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)，風(fēng)廓線，海洋研究，風(fēng)渦流測(cè)量

WINDMASTER PRO三維超聲風(fēng)速儀

WindMaster Pro具有更加出眾的設(shè)計(jì)性能，風(fēng)速量程*大達(dá)到65m/s，支持32Hz高頻采樣測(cè)量，能夠在更大的測(cè)量范圍內(nèi)為用戶提供更加精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。同時(shí)，WindMaster Pro采用不銹鋼材料制造，能夠勝任更加惡劣測(cè)量環(huán)境的需要，并具有優(yōu)良的使用壽命。它安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。

您也可以為其選配模擬輸入/輸出功能和14bit的外接溫度測(cè)量（PRT）。其性能可滿足大氣湍流觀測(cè)、能量平衡等研究要求。可以作為渦動(dòng)協(xié)方差系統(tǒng)中重要的風(fēng)監(jiān)測(cè)單元。

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(píng)述》-李振杰;何清;艾力·買(mǎi)買(mǎi)提明

2.《吉爾吉斯柯孜爾河上游河谷草場(chǎng)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(mǎi)買(mǎi)提艾力·買(mǎi)買(mǎi)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(guó),張建忠.  

5.《青藏高原地面有效輻射變化及其對(duì)表層土溫的影響》[J]. 李韌,趙林,丁永建,沈永平,季國(guó)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(cè)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(duì)比研究》[J]. 劉宏誼,楊興國(guó),張強(qiáng),王潤(rùn)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(zhǎng)久