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生態(tài)氣象全要素綜合觀測系統(tǒng)

生態(tài)氣象資源是自然資源要素的重要組成部分，在開展“山水林田湖草”系統(tǒng)綜合監(jiān)測的大背景下，構(gòu)建生態(tài)氣象全要素觀測系統(tǒng)是針對自然資源和生態(tài)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和動態(tài)評估的基本需求，也是形成生態(tài)資源環(huán)境全要素、全方位、全天候監(jiān)測能力的基礎(chǔ)條件，同時(shí)為更好地開展生態(tài)系統(tǒng)的長時(shí)序動態(tài)監(jiān)測，建立多源、多尺度、多要素的綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)集提供保障和支撐。

根據(jù)生態(tài)氣象資源全要素觀測的需要，完整的觀測要素包括：地表通量（感熱、水通量、碳通量）、風(fēng)溫濕廓線、二氧化碳\水汽垂直廓線、氣壓、四分量輻射（向上/下短波輻射，向上/下長波輻射）、光合有效輻射、紅外溫度、土壤溫度、土壤熱通量等。

綜合觀測系統(tǒng)主要包含儀器系統(tǒng)：開路/閉路渦動相關(guān)系統(tǒng)、風(fēng)溫濕梯度系統(tǒng)、CO2/H2O廓線系統(tǒng)、能量平衡系統(tǒng)、物候及監(jiān)控系統(tǒng)等。

一、渦動相關(guān)系統(tǒng)

通過快速（≥10HZ）測量大氣CO2/H2O濃度以及垂直風(fēng)速，采用渦動協(xié)方差原理，應(yīng)用微氣象學(xué)方法，經(jīng)過一系列精確計(jì)算和處理，獲取大氣和下墊面之間的物質(zhì)和能量交換。該方法理論基礎(chǔ)完備，作為生態(tài)學(xué)研究中一種標(biāo)準(zhǔn)方法，常用來進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)能量和物質(zhì)收支研究以及遙感地面反演等。由于測量方式以及對環(huán)境適應(yīng)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)。

二、風(fēng)溫濕梯度系統(tǒng)

在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)垂直分多層安裝溫濕度和風(fēng)速傳感器，獲取近地面層空氣溫度、濕度、風(fēng)速等垂直分布狀況。根據(jù)垂直分布情況反應(yīng)大氣層結(jié)穩(wěn)定度以及冠層粗糙度情況，同時(shí)可反應(yīng)植被冠層對大氣基本要素的影響等。結(jié)合渦動相關(guān)系統(tǒng)可計(jì)算森林植被的熱量儲存情況

三、CO2/H2O廓線系統(tǒng)

CO2/H2O廓線系統(tǒng)可測量垂直方向上CO2和H2O濃度分布情況。研究從地表到觀測高度CO2和水汽傳輸和交換規(guī)律，獲取不同植被下墊面空間上的時(shí)序變化。結(jié)合渦動相關(guān)系統(tǒng)，可獲得森林等高冠層植被的碳存儲項(xiàng)，為碳收支研究以及溫室氣體研究提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

四、能量平衡系統(tǒng)

能量平衡系統(tǒng)包含四分量凈輻射、光合有效輻射、土壤熱通量、土壤溫濕度、空氣溫濕度等。通過計(jì)算下墊面獲取的凈能量，可以為渦動相關(guān)研究提供數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)，提高通量研究的數(shù)據(jù)精度。同時(shí)結(jié)合渦動相關(guān)獲取的潛熱和顯熱數(shù)據(jù)，以及土壤數(shù)據(jù)，可以研究生態(tài)系統(tǒng)能量收支和分配情況，為生態(tài)系統(tǒng)研究提供數(shù)據(jù)支持。

五、物候及監(jiān)控系統(tǒng)

通過專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)物候相機(jī)，定時(shí)定點(diǎn)觀測植被或地面變化情況，及時(shí)掌握植被物候期變化。同時(shí)以照片形式記錄植物的多種光譜信息，用以分析植被生長以及健康狀況等。另外結(jié)合4G/5G高速無線傳輸方案，實(shí)現(xiàn)視頻實(shí)時(shí)傳輸和動態(tài)識別，對野生動物活動和其他人類活動進(jìn)行全時(shí)序監(jiān)控。

以上所有子系統(tǒng)均可由數(shù)據(jù)采集器記錄數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算和處理。并通過無線傳輸方式，將所有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)?/span>Web系統(tǒng)進(jìn)行存儲和管理。