中國氣象局塔克拉瑪乾沙漠大氣環境觀測試驗站主要學科方向：①沙漠大氣邊界層與陸面過程；②沙漠大氣環境；③風沙物理學。
基本介紹
- 中文名：中國氣象局塔克拉瑪乾沙漠大氣環境觀測試驗站
- 主管部門：中國氣象局
研究方向,發展歷史,科研條件,
研究方向
①地表起沙輸送觀測試驗：獲取地表起沙相關數據，研究地表沙粒運移活動規律，研究起沙輸送參數及參數化方案。已獲取風沙流結構、地表起沙參數、研究沙塵通量參數化方案。
②流動沙漠區陸氣相互作用觀測試驗：獲取沙漠區陸氣相互作用特徵，陸氣相互作用參數，研究陸面過程參數化方案。已獲取塔克拉瑪乾沙漠陸氣相互作用特徵和地表參數和參數化方案。
③流動沙漠區地表參數觀測試驗：獲取塔克拉瑪乾沙漠不同下墊面地表比輻射率參數。已獲塔克拉瑪乾沙漠不同下墊面地表比輻射率參數。
④流動沙漠區地表碳收支觀測試驗：獲取塔克拉瑪乾沙漠土壤呼吸特徵，揭示沙漠地表碳收支。已獲塔克拉瑪乾沙漠不同下墊面地表土壤呼吸特徵。
⑤沙漠腹地風廓線雷達探測試驗：獲取沙漠大氣邊界層風廓線資料和沙塵暴探測資料，研究邊界層風場特徵。
發展歷史
中國氣象局塔克拉瑪乾沙漠大氣環境觀測野外科學試驗基地地處塔克拉瑪乾沙漠腹地的塔中地區，是世界上最大的深入流動沙漠腹地200km以上的大氣環境觀測試驗站。這裡深居大陸內部遠離海洋，屬內陸暖溫帶乾旱沙漠氣候、氣候乾旱、植被稀少、沙丘類型複雜、沙物質流動性強、沙粒粒徑細、沙塵暴高發為這裡的主要特點。該站對我國以及世界流動性沙漠下墊面陸氣相互作用、沙漠邊界層、沙漠大氣成分濃度及其變化研究具有代表性和參考價值，是研究流動沙漠大氣邊界層物理過程、沙漠大氣環境、沙漠陸面過程十分理想的天然試驗場。
科研條件
該試驗基地根據沙漠邊界層研究的需求又細分為超級站、沙漠通量站、風沙觀測站、大氣成分監測站和區域天氣站等5類站點。主站站區占地50畝，並在沙漠南北三處設立輔助試驗基地開展地表沙粒運移和陸氣相互作用觀測試驗。同時，擁有295m2的生活辦公用房。
①超級站：以塔克拉瑪乾沙漠腹地塔中作為試驗基地，先後建立了80m梯度鐵塔探測系統、輻射探測系統、渦動相關探測系統，用於觀測塔克拉瑪乾沙漠的近地層結構、水熱通量交換以及地表輻射能量收支。引入系留氣艇探測系統、風廓線雷達探測系統、雷射雷達用於邊界層氣象要素和沙塵濃度垂直分布。每個系統配置如下：
A.80m梯度鐵塔探測系統：在鐵塔10個層次（0.5m、1m、2m、4m、10m、20m、32m、47m、63m、80m）安裝10套溫濕度和風向風速感測器，探測近地層風向風速、溫濕度變化。土壤5層深度（0cm、5cm、10cm、20cm、40cm）安裝土壤溫度、濕度和熱通量感測器，為開展沙漠地區地表熱源和地表熱通量研究。
B.輻射觀測系統：在塔克拉瑪乾沙漠腹地安裝全套輻射觀測系統，用於沙漠地表輻射收支研究。能夠開展的觀測項目大氣短波輻射、大氣長波輻射、地面反射輻射、地面長波輻射、淨輻射、散射輻射、太陽直接輻射、紫外輻射A波段、紫外輻射B波段等要素。
C.渦動相關探測系統：以80m鐵塔為依託，在鐵塔10m、32m、80m高度分別安裝三套渦動相關探測系統，用於觀測裸露沙面、裸露沙漠和綠化地交錯的複雜下墊面的近地層水熱通量和湍流特徵觀測。
D.系留氣艇探測系統：在塔克拉瑪乾沙漠腹地設立系留氣艇滾側系統，測量沙漠大氣邊界層垂直多個層次的溫度、相對濕度、比濕、風速、風向以及臭氧濃度，獲取邊界層要素的廓線特徵。
E．風廓線雷達探測系統：在塔克拉瑪乾沙漠腹地設立邊界層風廓線雷達，在塔克拉瑪乾沙漠腹地、沙漠南緣民豐以及沙漠周邊地區進行沙漠大氣邊界層和沙塵暴災害三維風場及其強度特徵的探測試驗。
②區域天氣站。為了彌補超級站點和通量站之間的空白以及連續捕捉沙塵暴天氣的風沙大氣邊界層結構信息，沿塔克拉瑪乾沙漠第二條沙漠公路（阿和公路）、第一條沙漠公路（輪台-民豐公路）、尉犁——且末公路和哈若公路（哈密——若羌公路，穿越羅布泊）四條縱向剖面建設了18個6要素野外無人自動氣象站、3套能見度觀測儀，建成了沙漠災害天氣中尺度監測站網，開展塔克拉瑪乾沙漠災害性天氣的無縫監測。
③近地層通量站。按照每200km一套通量站、每一種下墊面一套通量站的思路，在塔克拉瑪乾沙漠腹地自然沙面、沙漠北緣肖塘古河床過渡帶和沙漠北緣哈德沙漠胡楊過渡帶安裝了10m高度的5層梯度（0.5m、1m、2m、4m、10m）鐵塔和渦動相關係統，開展了溫濕度和風向風速、氣壓，總輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地面長波輻射、淨輻射、土壤溫度、土壤濕度（0cm、5cm、10cm、20cm）、土壤熱通量、湍流水熱通量的觀測。
④風沙監測站。在塔克拉瑪乾沙漠沙塵天氣路徑關鍵區（肖塘、塔中、若羌、策勒）設立風沙觀測試驗場地，集成安裝2m高度的貼地層風速廓線儀、沙塵撞擊顆粒數監測儀、土壤溫濕度觀測儀、地表沙粒蠕移集沙儀、梯度集沙儀、全自動集沙儀和全方位集沙儀等設備建立沙塵通量監測系統，開展從地表至貼地層氣象要素、起沙顆粒數、撞擊動能、輸沙量的實時測定。
⑤大氣成分監測站。根據所關注的沙塵氣溶膠類型把大氣成分站分為降塵站、一般站和綜合大氣成分站。圍繞了解沙漠腹地沙塵氣溶膠演變規律和南北疆大氣背景場對比分析的需求，在沙漠腹地建設綜合大氣成分站，在原有系統基礎上安裝地面臭氧觀測儀、多波段濁度計、TSP監測儀、多波段顆粒物線上分析儀和天空成像儀等設備，探測沙漠腹地大氣O3濃度、顆粒物濃度和天空狀況；一般站安裝中採用捕捉沙塵天氣關鍵點沙塵濃度為原則，安裝TSP監測儀和大氣降塵監測設備；降塵站設計中主要以獲取面域尺度的大氣降塵信息為出發點，在南疆沙漠重要公路沿線縣市安裝降塵收集器，定期取樣，獲取降塵量和化學組分。在塔克拉瑪乾沙漠及周邊地區布設地面臭氧觀測站3個，沙塵氣溶膠觀測站共28個，其中布設有28個大氣降塵點、6個TSP觀測點、1個PM10觀測點、1個天空成像儀站、4個多通道線上沙塵氣溶膠濃度觀測點、1個大氣濁度觀測點，開展了全疆沙塵氣溶膠的點線面觀測。
