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生態(tài)氣象全要素綜合觀測系統(tǒng)
生態(tài)氣象全要素綜合觀測系統(tǒng)

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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)實時監(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,,同時為更好地開展生態(tài)系統(tǒng)的長時序動態(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)研究中一種標準方法,常用來進行生態(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CO2H2O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,,為碳收支研究以及溫室氣體研究提供更準確的數(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,提高通量研究的數(shù)據(jù)精度,。同時結(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,,定時定點觀測植被或地面變化情況,,及時掌握植被物候期變化。同時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,,實現(xiàn)視頻實時傳輸和動態(tài)識別,,對野生動物活動和其他人類活動進行全時序監(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),,并進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)計算和處理,。并通過無線傳輸方式將所有數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)?/span>Web系統(tǒng)進行存儲和管理,。

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