[科普中国]-闭路系统通量观测

闭路系统结构复杂，需要大量的附属控制和校正装置，但是因为其观测系统在短期观测中稳定性较好、准确性高，且便于及时校正等特点被广泛应用于森林生态系统的长期观测。

森林生态系统中使用的闭路系统与开路系统的主要区别在于其不同的微量气体传感器和分析仪闭路系统由一个三维超声风速计(CSAT-3)测定三维风速，同时用一个气泵带动的进气口将超声风速计近旁的空气经导气管抽送至置于地面的红外气体分析仪(LI-7000)中，由其分析所抽取的气体中的二氧化碳、水汽浓度，再将信号传递给数据采集器(CR5000)，数据采集器按照指定程序将三维风速与二氧化碳、水汽浓度进行相关转换和计算处理，最终得出植被与大气间的二氧化碳潜热和显热通量，与通量观测同步进行的常规气象要素有辐射(总辐射、净辐射、光合有效辐射)、风向、冠层上下的七层风速和空气温度、冠层红外温度和降水；土壤环境要素监测包括土壤水分、土壤温度、地表平均温度及土壤热通量等。各层常规观测数据都以半小时步长由数据采集器记录输出。

简介闭路系统结构复杂，需要大量的附属控制和校正装置，但是因为其观测系统在短期观测中稳定性较好、准确性高，且便于及时校正等特点被广泛应用于森林生态系统的长期观测。1

装置组成森林生态系统中使用的闭路系统与开路系统的主要区别在于其不同的微量气体传感器和分析仪闭路系统由一个三维超声风速计(CSAT-3)测定三维风速，同时用一个气泵带动的进气口将超声风速计近旁的空气经导气管抽送至置于地面的红外气体分析仪(LI-7000)中，由其分析所抽取的气体中的二氧化碳、水汽浓度，再将信号传递给数据采集器(CR5000)，数据采集器按照指定程序将三维风速与二氧化碳、水汽浓度进行相关转换和计算处理，最终得出植被与大气间的二氧化碳潜热和显热通量，与通量观测同步进行的常规气象要素有辐射(总辐射、净辐射、光合有效辐射)、风向、冠层上下的七层风速和空气温度、冠层红外温度和降水；土壤环境要素监测包括土壤水分、土壤温度、地表平均温度及土壤热通量等。各层常规观测数据都以半小时步长由数据采集器记录输出。1

注意事项闭路系统可以将分析仪放置在温度可以人工调控的地方，所以受天气的影响较小，性能相对比较稳定。闭路系统结构复杂，其正常运行还需要配置空气主动取样控制系统、大容量抽气泵和二氧化碳浓度自动校正系统等辅助系统，需要专业的技术人员进行长期而及时的现场维护和校正。用闭路系统进行通量观测时，气体样品必须通过抽气管进人到样品室后才进行分析，这样就会发生二氧化碳、水汽浓度测定与超声风速计的风速测定在时间上的滞后，从而需要对闭路系统进行管路延迟校正；同时，因管道质地、清洁维护等因素会造成信号的高频丢失，这些都是闭路系统测定结果中不确定性的重要来源，需要通过与开路系统平行观测比较，对通量进行相应的校正。1

局限性除了以上闭路系统本身的局限性外，森林生态系统植被和地形的复杂性也会对涡度相关通量观测产生误差和影响。在数据后处理和数据分析中需要考虑高大的森林植被所造成的二氧化碳和能量的储存效应、复杂地形产生的平流和泄流效应及通量计算的坐标系选择等问题。1

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学