涡动相关系统【项目简介】
西双版纳自然保护区管理局与科学西双版纳热带植物园合作共建整体森林观测系统。在勐腊补蚌的适合地点，共建了森林塔吊观测系统，对当地的森林资源进行全面观测，更有效地保护望天树等一批珍稀热带雨林资源，同时利用该塔吊观测系统做好生物廊道资源调查。
西双版纳补蚌塔吊观测系统，拥有梯度观测和通量观测。梯度观测计分为三大层，地上部分、地表部分、地下部分。地上部分分为7层梯度，从23.6米至塔顶77.72米。地表观测使用自动气象站标准配置，观测环境温湿度、风速风向、辐射和气压，传感器安装在距离地面1.5米的位置上。地下部分分为9层，观测0cm至100cm的土壤温度、土壤湿度。下面将详细介绍该系统的配置。
【传感器配置】
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顶层（地上七层） |
010C风速传感器 020C风向传感器 TE525MM雨量筒 HMP155A空气温湿度传感器 SQ-311光量子传感器 Si-111红外表温传感器 CNR4四分量辐射传感器 CSAT3+LI7500涡度相关测量仪 CR1000数据采集器及机箱 |
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地上六层 |
010C风速传感器 HMP155A空气温湿度传感器 |
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地上五层 |
SQ-311光量子传感器 010C风速传感器 HMP155A空气温湿度传感器 |
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地上四层 |
SQ-311光量子传感器 010C风速传感器 HMP155A空气温湿度传感器 |
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地上三层 |
SQ-311光量子传感器 010C风速传感器 HMP155A空气温湿度传感器 CR3000数据采集器及机箱 |
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地上二层 |
SQ-311光量子传感器 010C风速传感器 HMP155A空气温湿度传感器 |
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地上一层 |
SQ-311光量子传感器 010C风速传感器 HMP155A空气温湿度传感器 Si-111红外表温传感器 |
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地表 |
CS106气压传感器 HMP155A空气温湿度传感器 010C风速传感器 SQ-311光量子传感器 CR1000数据采集器及机箱 |
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地下0~ -100cm |
CS109温度传感器 CS616土壤水分传感器 |
由于传感器数量种类较多，传感器线长收到限制等因素影响，设置三个数据采集器采集系统数据。CR1000①、CR1000②、CR3000。
CR1000①：负责接入地上五层至地上七层的常规气象参数
CR3000：负责接入地上二层至地上四层的常规气象参数及涡度相关系统
CR1000②：负责接入地表及地下的所有传感器
供电方式：所有系统均采用交流电转直流电方式进行供电
通讯：均采用RS485通讯方式直连
【技术简介】
梯度气象观测系统能够为涡动协方差系统提供重要的气象环境背景资料。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，利用快速响应的传感器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。
涡动相关
基于质量流和雷诺平均规则，利用涡动协方差计算陆气之间的质量和能量通量密度可定义为：
其中w是垂直速度， 是干空气密度，s是干空气混合比
从地面到大气的通量密度是正值（大气增加物质或能量），相反为负。
涡度相关实际计算方法
对于给定的某一段时间间隔t, F等于s和w之间的协方差在t时间段内的时间积分.
（1）
在实际应用中,由于观测数据受观测技术和采样频率的制约,获取的只能是离散数据,所以(1)式可以表达为：
（2）
这里, N是样本数,等于采样频率(f)和平均周期(t)的乘积,即N=t×f。
H, LE, and CO2通量计算如下
【项目照片】
塔顶安装的SQ-311、CNR4、CMP11
塔顶CSAT3超声三维风速仪和Li-7500红外水汽分析仪
地面010C风速传感器、HMP155A空气温度
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