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生態氣象全要素綜合觀測系統

生態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”系統綜合監測的大背景下，構建生態氣象全要素觀測系統是針對自然資源和生態系統實時監測和動態評估的基本需求，也是形成生態資源環境全要素、全方位、全天候監測能力的基礎條件，同時為更好地開展生態系統的長時序動態監測，建立多源、多尺度、多要素的綜合監測數據集提供保障和支撐。

根據生態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。

綜合觀測系統主要包含儀器系統：開路/閉路渦動相關系統、風溫濕梯度系統、CO2/H2O廓線系統、能量平衡系統、物候及監控系統等。

一、渦動相關系統

通過快速（≥10HZ）測量大氣CO2/H2O濃度以及垂直風速，采用渦動協方差原理，應用微氣象學方法，經過一系列精確計算和處理，獲取大氣和下墊面之間的物質和能量交換。該方法理論基礎完備，作為生態學研究中一種標準方法，常用來進行生態系統能量和物質收支研究以及遙感地面反演等。由于測量方式以及對環境適應不同，渦動觀測系統分為開路渦動觀測系統和閉路渦動觀測系統。

二、風溫濕梯度系統

在生態系統內垂直分多層安裝溫濕度和風速傳感器，獲取近地面層空氣溫度、濕度、風速等垂直分布狀況。根據垂直分布情況反應大氣層結穩定度以及冠層粗糙度情況，同時可反應植被冠層對大氣基本要素的影響等。結合渦動相關系統可計算森林植被的熱量儲存情況

三、CO2/H2O廓線系統

CO2/H2O廓線系統可測量垂直方向上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律，獲取不同植被下墊面空間上的時序變化。結合渦動相關系統，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據支持。

四、能量平衡系統

能量平衡系統包含四分量凈輻射、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，可以為渦動相關研究提供數據質量檢驗，提高通量研究的數據精度。同時結合渦動相關獲取的潛熱和顯熱數據，以及土壤數據，可以研究生態系統能量收支和分配情況，為生態系統研究提供數據支持。

五、物候及監控系統

通過專業的網絡物候相機，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。另外結合4G/5G高速無線傳輸方案，實現視頻實時傳輸和動態識別，對野生動物活動和其他人類活動進行全時序監控。

以上所有子系統均可由數據采集器記錄數據，并進行相應的數據計算和處理。并通過無線傳輸方式，將所有數據實時傳輸到Web系統進行存儲和管理。