[科普中国]-通量测定开闭路系统

开路涡度相关系统(OPEC)主要由开路式的二氧化碳/水汽分析仪(如LI-7500,Li-Cr公司，Lincoln NE)、三维超声风速计与数据采集系统构成，以测定高频率响应为主要优势，结构简单，便于安装和调试，不需要观测人员过多的现场维护和标定，但是在观测过程中容易受降雨等外界环境的干扰，对于经常降雨或者显热通量比较大的观测站点的长期连续观测会面临许多问题。开路式气体分析仪不能实现二氧化碳浓度测定过程中的自动校正，所以不适宜进行精度较高的二氧化碳浓度观测。

开路涡度相关系统开路涡度相关系统(OPEC)主要由开路式的二氧化碳/水汽分析仪(如LI-7500,Li-Cr公司，Lincoln NE)、三维超声风速计与数据采集系统构成，以测定高频率响应为主要优势，结构简单，便于安装和调试，不需要观测人员过多的现场维护和标定，但是在观测过程中容易受降雨等外界环境的干扰，对于经常降雨或者显热通量比较大的观测站点的长期连续观测会面临许多问题。开路式气体分析仪不能实现二氧化碳浓度测定过程中的自动校正，所以不适宜进行精度较高的二氧化碳浓度观测。1

闭路涡度相关系统闭路涡度相关系统(CPEC)由闭路型二氧化碳/水汽分析仪(如LI-6262和LI-7000(LiCor公司，tincoln NE)、三维超声风速计与数据采集系统所组成。此外还需要配置空气取样自动控制系统、大功率抽气泵和二氧化碳浓度自动校正系统等辅助设备，系统结构复杂，需要专业性的技术人员现场维护和校正。用CPEC系统进行观测时，气体样品必须通过

抽气管道才能进人到样品室内，这样就会发生二氧化碳/水汽分析仪测定气体浓度与超声风速计测定风速在时间上的滞后，以及因管道质地、设置、清洁维护等因素的影响可能造成高频损失。这些是闭路涡度相关系统测定结果不确定性的重要来源，需要通过与开路涡度相关系统(OPEC)的平行观测比较、功率谱和协谱分析等技术来确定正确的校正参数和评价系统性能对通量计算的影响。

闭路系统可以将分析仪放置在可以调控温度的地方，所以受天气的影响较小，性能相对比较稳定。另外，因为闭路系统中设置了二氧化碳浓度自动校正系统，可以在某种精度水平下连续测定大气的二氧化碳浓度的绝对值。但是，该系统对二氧化碳浓度测定精度要比常用的大气二氧化碳背景浓度变化测定系统相差一个量级以上，所以其测定值的精度仅可以满足用于计算群落内二氧化碳储存量变化的要求。1

开路和闭路系统对比校验在开始长期定位观测之初，需要将开路系统与闭路系统并列安装在同一高度，开展两个系统的对比校验，比较两者的观测结果是很有意义的工作。第一，对于闭路系统来说，可以检查系统的高频响应特性，以估算高频域的通量损失量。第二，对于开路系统来说，通过将低频域水汽和二氧化碳浓度脉动值与闭路系统的比较，可以确认输出信号的绝对值和时间的稳定性，第三，根据以前的研究，在天气状况好、二氧化碳/水汽通量大的条件下，开路系统与闭路系统所测得的通量结果大约一致，但应该如何去掉降水中发生的异常值，降水中和降水之后的数据可信程度如何，需要通过两个系统进行对比观测研究。1

应用近来，将开路和闭路系统组合起来进行联合观测的方法开始得到应用。中国陆地生态系统通量观测研究网络(CHInaFLUX)的千烟州和长白山观测站便采用了这种方法。这种方法是开路和闭路系统共用一台超声风速计，不仅可以降低成本，而且保证了两套系统观测高度、部位和观测时间的同步性，为两者的对比和数据相互验证提供了更为一致的客观条件。1

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学