航海通量观测系统

海气界面的动量通量、热量通量和物质通量是实现海洋与大气相互作用的主要途径，是影响全球气候变化的重要机制。航海通量观测系统的研究对海洋生态环境、刻画大气波导特征和提高海洋大气耦合数据模式预报能力等方面具有重要应用价值和科学意义。海气CO2交换速率及通量的测定、估算是碳循环研究的重要内容。涡动相关法是海气间热量、物质与能力交换通量观测的标准方法，但船载的走航式涡动相关通量观测系统需解决船体不稳定、空间定位难等诸多问题。

天诺基业精心打造的走航式海气通量观测系统利用姿态仪（船体运动监测系统）、高精度差分GPS，对船体运动及位置信息进行校正，以及经过实践检验的数据分析程序，Edson提出的船体运动校正公式在线计算获得真实风速，可以有效降低船体运动对海气通量观测的误差影响，并实现通量在线观测和数据在线处理的同步进行。

走航式海气通量观测系统以OPEC系列开路涡动通量观测系统为基础，增加了姿态仪、GPS等船体运动监测仪器，对船载特定环境进行坐标旋转及经纬度修正，并专门开发了用于进行数据分析与修正的软件程序。同时，结合海洋高湿度、高盐度的特点，选用高质量的海洋型专用仪器设备，提高系统的海洋适用性和系统稳定性，有效提高通量观测数据的准确性。系统包括美国Campbell Scientific Inc.（CSI）的IRGASON一体式三维超声/水汽二氧化碳分析仪为测量核心（亦可选择CSAT3三维超声风传感器+EC150水汽二氧化碳分析仪），以高性能的CR3000数据采集器作为数据采集与控制中心，能够进行100Hz的高速扫描，结合多层（桅杆5m、10m、20m等，亦可用户自定义）的高精度温湿度传感器、红外温度传感器、风速风向传感器、雨量筒和净辐射传感器等，从而实现全系统的准确、稳定、可靠、高速运行。

观测数据既可以存储到CF卡中（最大支持16GB）， 也可采用有线或无线方式，通过局域网、Internet、卫星等多种途径实现数据的远距离传输，支持3G、GPRS、WiFi、微波电台等多种无线通讯方式。

全套系统既可以使用太阳能供电，也可以由载船提供交流电，以“交转直”的方式通过电池供电。

10Hz原始数据在线处理流程

也可采用爱丁堡大学开发的EDIRE软件，对原始数据进行离线处理，检查超声仪和红外气体分析仪的传感器异常标志（flag）、原始记录的异常情况，特别是去除超出物理上合理范围（阈值）的数值，去除‘野点’，进行修正，对湍流平稳性、相似性检验与通量质量进行评级，并做通量代表性（Footprint）检验。

EDIRE软件界面

特点

特为高湿度、高盐度的海洋环境设计，稳定可靠

可进行实时在线数据处理

多种通讯方式选择，灵活方便

低功耗，可由太阳能供电

良好系统兼容性及扩展性

提供数据处理程序

输出参数

CO2混合比（μmol/mol）

H2O混合比（mmol/mol）

气体分析仪诊断值

采样室温度（℃）

采样室压力（kPa）

CO2信号强度

H2O信号强度

采样室内外压差（kPa）

Ux（m/s）

Uy（m/s）

Uz（m/s）

超声虚温（℃）超声风速仪诊断值

综合技术参数

工作温度：-30~50℃

环境湿度：0~100%RH

工作气压：70~106kPa

基础测量频率：100Hz

输出速率：5~50Hz，可自定义

供电：12V DC或220V AC

姿态朝向范围：3轴360°

加速度范围：±5g

附加输入：大气空气和大气压力