航海通量觀測(cè)系統(tǒng)

海氣界面的動(dòng)量通量、熱量通量和物質(zhì)通量是實(shí)現(xiàn)海洋與大氣相互作用的主要途徑，是影響全球氣候變化的重要機(jī)制。航海通量觀測(cè)系統(tǒng)的研究對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境、刻畫大氣波導(dǎo)特征和提高海洋大氣耦合數(shù)據(jù)模式預(yù)報(bào)能力等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值和科學(xué)意義。海氣CO2交換速率及通量的測(cè)定、估算是碳循環(huán)研究的重要內(nèi)容。渦動(dòng)相關(guān)法是海氣間熱量、物質(zhì)與能力交換通量觀測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法，但船載的走航式渦動(dòng)相關(guān)通量觀測(cè)系統(tǒng)需解決船體不穩(wěn)定、空間定位難等諸多問題。

天諾基業(yè)精心打造的走航式海氣通量觀測(cè)系統(tǒng)利用姿態(tài)儀（船體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）、高精度差分GPS，對(duì)船體運(yùn)動(dòng)及位置信息進(jìn)行校正，以及經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析程序，Edson提出的船體運(yùn)動(dòng)校正公式在線計(jì)算獲得真實(shí)風(fēng)速，可以有效降低船體運(yùn)動(dòng)對(duì)海氣通量觀測(cè)的誤差影響，并實(shí)現(xiàn)通量在線觀測(cè)和數(shù)據(jù)在線處理的同步進(jìn)行。

走航式海氣通量觀測(cè)系統(tǒng)以O(shè)PEC系列開路渦動(dòng)通量觀測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加了姿態(tài)儀、GPS等船體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器，對(duì)船載特定環(huán)境進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)及經(jīng)緯度修正，并專門開發(fā)了用于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與修正的軟件程序。同時(shí)，結(jié)合海洋高濕度、高鹽度的特點(diǎn)，選用高質(zhì)量的海洋型專用儀器設(shè)備，提高系統(tǒng)的海洋適用性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，有效提高通量觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)包括美國(guó)Campbell Scientific Inc.（CSI）的IRGASON一體式三維超聲/水汽二氧化碳分析儀為測(cè)量核心（亦可選擇CSAT3三維超聲風(fēng)傳感器+EC150水汽二氧化碳分析儀），以高性能的CR3000數(shù)據(jù)采集器作為數(shù)據(jù)采集與控制中心，能夠進(jìn)行100Hz的高速掃描，結(jié)合多層（桅桿5m、10m、20m等，亦可用戶自定義）的高精度溫濕度傳感器、紅外溫度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、雨量筒和凈輻射傳感器等，從而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠、高速運(yùn)行。

觀測(cè)數(shù)據(jù)既可以存儲(chǔ)到CF卡中（最大支持16GB）， 也可采用有線或無線方式，通過局域網(wǎng)、Internet、衛(wèi)星等多種途徑實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，支持3G、GPRS、WiFi、微波電臺(tái)等多種無線通訊方式。

全套系統(tǒng)既可以使用太陽能供電，也可以由載船提供交流電，以“交轉(zhuǎn)直"的方式通過電池供電。

10Hz原始數(shù)據(jù)在線處理流程

也可采用愛丁堡大學(xué)開發(fā)的EDIRE軟件，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離線處理，檢查超聲儀和紅外氣體分析儀的傳感器異常標(biāo)志（flag）、原始記錄的異常情況，特別是去除超出物理上合理范圍（閾值）的數(shù)值，去除‘野點(diǎn)’，進(jìn)行修正，對(duì)湍流平穩(wěn)性、相似性檢驗(yàn)與通量質(zhì)量進(jìn)行評(píng)級(jí)，并做通量代表性（Footprint）檢驗(yàn)。

EDIRE軟件界面

特點(diǎn)

特為高濕度、高鹽度的海洋環(huán)境設(shè)計(jì)，穩(wěn)定可靠

可進(jìn)行實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)處理

多種通訊方式選擇，靈活方便

低功耗，可由太陽能供電

良好系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性

提供數(shù)據(jù)處理程序

輸出參數(shù)

CO2混合比（μmol/mol）

H2O混合比（mmol/mol）

氣體分析儀診斷值

采樣室溫度（℃）

采樣室壓力（kPa）

CO2信號(hào)強(qiáng)度

H2O信號(hào)強(qiáng)度

采樣室內(nèi)外壓差（kPa）

Ux（m/s）

Uy（m/s）

Uz（m/s）

超聲虛溫（℃）超聲風(fēng)速儀診斷值

綜合技術(shù)參數(shù)

工作溫度：-30~50℃

環(huán)境濕度：0~100%RH

工作氣壓：70~106kPa

基礎(chǔ)測(cè)量頻率：100Hz

輸出速率：5~50Hz，可自定義

供電：12V DC或220V AC

姿態(tài)朝向范圍：3軸360°

加速度范圍：±5g

附加輸入：大氣空氣和大氣壓力