開路系統通量觀測

開路系統結構簡單，儀器的靈敏度高，被廣泛套用於農田、草地等生態系統的短期通量觀測中近年來因為儀器性能穩定性逐漸提高，開路系統也在森林等複雜生態系統的長期通量觀測中得到廣泛套用。

在草地生態系統運行的開路系統主要由開路紅外氣體分析儀(如LI-7500)和三維超聲風速計(如CSAT-3)組成，分別用來測量大氣中二氧化碳、水汽濃度及三維風速，感測器將信號傳遞給數據採集器，再由數據採集器進行信號轉換和相關的處理，最終輸出植被與大氣間的二氧化碳潛熱和顯熱通量。

基本介紹

• 中文名：開路系統通量觀測
• 外文名：Open circuit flux observation
• 優點：結構簡單，儀器的靈敏度高
• 場地：農田、草地等生態系統
• 儀器：開路紅外氣體分析儀等
• 觀測要素：植被與大氣的二氧化碳潛熱和顯熱

簡介

開路系統結構簡單，儀器的靈敏度高，被廣泛套用於農田、草地等生態系統的短期通量觀測中近年來因為儀器性能穩定性逐漸提高，開路系統也在森林等複雜生態系統的長期通量觀測中得到廣泛套用。

觀測儀器及對象

在草地生態系統運行的開路系統主要由開路紅外氣體分析儀(如LI-7500)和三維超聲風速計(如CSAT-3)組成，分別用來測量大氣中二氧化碳、水汽濃度及三維風速，感測器將信號傳遞給數據採集器，再由數據採集器進行信號轉換和相關的處理，最終輸出植被與大氣間的二氧化碳潛熱和顯熱通量。同步觀測的微氣象要素包括光合有效輻射(PAR)、淨輻射(R)、風向、兩層風速和空氣溫濕度、冠層紅外溫度和降水；土壤環境監測要素包括土壤水分、土壤溫度(5層)、地表平均溫度及土壤熱通量等。所有探測信號都通過數據傳輸線傳遞給數據採集器，按設定程式進行相關運算，以半小時為步長進行記錄和存儲。數據採集器可與PC機相連來下載數據。草地生態系統通常有明顯的生長季和非生長季之分，研究者必須在生長季輔助性地調查通量塔周圍的植物群落生物量、葉面積指數、植物光合作用、土壤呼吸等植被生理生態特徵。

對農田生態系統的觀測

農田生態系統與草地生態系統很相似。農田群落的物種單一，植被高度和冠層結構比草地更加均勻，且農田生態系統的地面通常開闊而平坦，這些有利條件使得農田生態系統很容易開展渦度相關通量觀測與研究。通常農田生態系統的通量觀測的儀器配置也與草地很相似，除了開路渦度相關通量觀測(LI-7500和CSAT-3測二氧化碳、水汽和能量通量)和常規氣象觀測(輻射、空氣溫濕度、風、降水、土壤溫濕度)外，由於農作物植被發育過程的階段性和季節性明顯，還需要定期測定葉面積指數、群落的垂直結構、生物量等的季節變化。農田生態系統是受人工控制的系統，耕種、施肥、灌溉和收穫等人類活動強烈影響了該系統的物質和能量交換，因此在農田生態系統進行渦度相關通量觀測時還需要詳細記錄人工管理活動的時間和強度，這些輔助觀測有助於解釋通量形成的生態機制和過程模型的開發與驗證。

注意事項

近年來經濟實用且靈敏度高的開路紅外氣體分析儀迅速發展，這為開路渦度相關係統的廣泛套用提供了便利。開路系統結構簡單、系統穩定性好、且容易維護，只要保證正常供電，系統基本上就能正常運行。需要注意的是在最初選址時應儘量選擇下墊面均一平坦的地方，同時要保證觀測塔的上風向有足夠的風浪區，使觀測塔遠離山丘、水溝、道路及居民環境。安裝儀器時讓紅外氣體分析儀和超聲風速計的探頭迎風，且紅外分析儀和超聲風速計不可分開太遠，儘量保證二者觀測的同步性。紅外氣體分析儀需要定期進行零點校正，以防止系統隨時間發生飄移，通常需要每年校正一次另外還需要保持超聲風速計和紅外氣體分析儀的探頭清潔，以防止霧霜露雪、昆蟲禽鳥等污染探頭而產生錯誤的觀測數據。開路系統中感測器幾乎是實時地進行微量氣體濃度和三維鳳速的同步原位觀測，測定的數據不必做管路的延遲校正和管內氣體濃度波動衰減的校正，因此OPEC的數據後處理比閉路系簡單，最基本的數據處理是進行坐標旋轉和Webb校正。