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地表热通量观测系统

作者: 天诺基业时间:2016.07.18

          

                                                                         Kipp&Zonen LAS Mk II大口径闪烁仪                                            RPG-MWSC-16微波闪烁仪                                                  

系统介绍

地气间动量、热量和水分交换对大气的动力热力过程起着十分重要的作用。理解这些过程,特别是定量理解是感热通量和潜热通量,对天气气候预报、水循环过程分析、农业和水资源管理等意义重大。传统观测热通量的方法主要有涡流相关方法、波文比-能量平衡方法和空气动力学方法,其尺寸通常只有单点或斑块尺寸。闪烁仪的测量尺度可与地表通量遥感估算模型或陆面过程模型、水文模型等像元或网格尺度一致,因此成为模型验证的最佳地面通量观测仪器。 

荷兰Kipp&Zonen公司推出的LAS Mk I大孔径闪烁仪(Large Aperture Scintillometer)发射波长为近红外线波段(850nm),在这个波长下,闪烁仪主要对气体温度引起的波动敏感,因此可以计算100m到4.5km范围内的平均热通量。 其测量尺度与大气模式的网格尺度,以及卫星遥感的像元尺度,匹配较好。但LAS的测量不能直接获得潜热通量,其计算需要结合能量平衡法。

德国RPG公司发售的MWSC-160微波闪烁器,发射波长为毫米(mm)波段,该波段对大气温度和水蒸气的变动敏感,因此在与LAS相结合的情况下,可以获得同一路径下的显热和潜热通量。这种直接获得感热通量和显热通量的方法也称为双波长闪烁仪,英语名称为Optical-MicrowaveScintillometer,即OMS系统。

应用

可输出参数大气折射率Cn2,是研究边界层湍流特征的重要指标

单独使用LAS Mk II,可直接测量感热通量(H

LAS Mk II结合MWSC 160,可直接测量感热通量(H)以及蒸散(潜热通量,LvE

加装气象站设备,同时测量风速、温度和大气压力值等

测量参数可应用于农业、气象、水文、天气预报、能量平衡等领域

主要技术参数

指标

LAS MKII参数

MWSC 160 参数

路径长度

100-1000 m10 cm口径);

250-4500 m15 cm 口径

1-10 km

波长/频率

850 nm

160.8 GHz (λ=1.86 cm)

望远镜类型

10 cm/15 cm

300 mm口径卡塞格伦式望远镜

探测带宽

6.5-7 kHz

10 kHz

供电要求

12 V DC

12 V DC

耗电

6W(不含加热情况下)

35W (含加热情况下)

50 W(含加热)

数据处理

内置数据采集器,实现Cn2、感热通量和其他参数的内部处理

自带光纤,将自身以及LAS的数据导入控制电脑内,使用先进的软件处理数据,实现Cn2、感热通量和潜热通量的数据获得

OMS系统

测量指标

配置方案

蒸散和感热通量

(气象数据采用测量值,直接测量感热和潜热通量)

LAS MK II

MWSC 160

WXT520自动气象站