优化涡度站点配置 关键技巧+专属方案

由于大气中通量主要由各类湍流涡旋驱动，其观测结果对仪器设计极为敏感，即使是很小的测量误差也会随着时间的推移而累积，或者在密集的原始数据处理步骤中传播，从而导致通量的最终结果出现偏差。为此，我们整理出了优化涡度协方差站点配置的 3 个关键技巧，一起来看下吧。

技巧1：

选择（最）适配应用场景的开/闭路涡度协方差系统

传统开/闭路各自的优缺点：

涡旋的大小通常取决于他们离地表的距离，在近地表区，湍流由高频小尺寸涡旋主导；开路涡度协方差传感器在高频段的响应性能更优，这意味着它能更好地测量小涡旋，因此更适用于农田、原生草原等短冠层生态系统。而在大尺寸涡旋主导的区域（比如森林冠层上方），闭路涡度协方差系统则是更理想的选择。

Campbell方案：CPEC310的涡旋过滤（专）利技术和自动零点和跨度校正功能保证了系统在复杂环境条件下的长期稳定运行，同时采用5.9ml 小采样腔室技术，使系统相比传统闭路系统拥有更高的频率响应（截止频率4.3Hz）。这使其能够在满足绝大部分的场景应用的同时承担更多艰难的任务。

技巧2：

实现涡度协方差观测的真正时序精度

涡度协方差法的核心是衡量两个物理量——垂直风速与标量（温度和气体浓度）的协同变化关系，非同步观测会低估协方差值，进而导致通量估算结果偏小，最终产生不准确的数据。

使用共用一套电子元件的超声风速仪与气体分析仪，或选用内置时钟可通过（全）球定位系统（GPS）等时间标准持续校准的仪器，这两种方式可以从本质上保证观测的同步性。

Campbell方案：IRGASON采用红外气体分析仪与超声风速仪集于一体的（专）利设计，共测同一空间，避免了两个传感器在异空测定时的高频通量损失，同时共用一套电子信号处理系统，更好地协调测定时间，无需校正时间延迟，极大地保证了观测的同步性。

技巧3：

采用水平对称传感器，（最）大限度减少流场畸变

涡度协方差传感器的核心功能是测量湍流。当传感器部署在野外时，其自身存在会不可避免地影响风场——包括平均气流和湍流流动。更优的野外安装效果，离不开更合理的传感器设计——水平对称设计能让气流在仪器上下对称分布，抵消几何结构引发的畸变（Wyngaard, 1988），保障湍流测量精准。

Campbell方案：CSAT3B超声风速仪采用符合空气动力学的结构设计，搭配专属定向支架，（最）大程度降低设备对湍流场的影响。其高精度的测量使得CSAT3B成为研究湍流运动和涡动相关研究的理想仪器。