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航海通量觀測(cè)系統(tǒng)

來(lái)源:北京天諾基業(yè)科技有限公司   2025年01月20日 15:50  

航海通量觀測(cè)系統(tǒng)

海氣界面的動(dòng)量通量,、熱量通量和物質(zhì)通量是實(shí)現(xiàn)海洋與大氣相互作用的主要途徑,,是影響全球氣候變化的重要機(jī)制。航海通量觀測(cè)系統(tǒng)的研究對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境,、刻畫(huà)大氣波導(dǎo)特征和提高海洋大氣耦合數(shù)據(jù)模式預(yù)報(bào)能力等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值和科學(xué)意義,。海氣CO2交換速率及通量的測(cè)定,、估算是碳循環(huán)研究的重要內(nèi)容。渦動(dòng)相關(guān)法是海氣間熱量、物質(zhì)與能力交換通量觀測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法,但船載的走航式渦動(dòng)相關(guān)通量觀測(cè)系統(tǒng)需解決船體不穩(wěn)定,、空間定位難等諸多問(wèn)題。

天諾基業(yè)精心打造的走航式海氣通量觀測(cè)系統(tǒng)利用姿態(tài)儀(船體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)),、高精度差分GPS,對(duì)船體運(yùn)動(dòng)及位置信息進(jìn)行校正,,以及經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析程序,,Edson提出的船體運(yùn)動(dòng)校正公式在線計(jì)算獲得真實(shí)風(fēng)速,可以有效降低船體運(yùn)動(dòng)對(duì)海氣通量觀測(cè)的誤差影響,,并實(shí)現(xiàn)通量在線觀測(cè)和數(shù)據(jù)在線處理的同步進(jìn)行,。


走航式海氣通量觀測(cè)系統(tǒng)以O(shè)PEC系列開(kāi)路渦動(dòng)通量觀測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ),增加了姿態(tài)儀,、GPS等船體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器,,對(duì)船載特定環(huán)境進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)及經(jīng)緯度修正,并專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了用于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與修正的軟件程序,。同時(shí),,結(jié)合海洋高濕度、高鹽度的特點(diǎn),,選用高質(zhì)量的海洋型專(zhuān)用儀器設(shè)備,,提高系統(tǒng)的海洋適用性和系統(tǒng)穩(wěn)定性,有效提高通量觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,。系統(tǒng)包括美國(guó)Campbell Scientific Inc.(CSI)的IRGASON一體式三維超聲/水汽二氧化碳分析儀為測(cè)量核心(亦可選擇CSAT3三維超聲風(fēng)傳感器+EC150水汽二氧化碳分析儀),,以高性能的CR3000數(shù)據(jù)采集器作為數(shù)據(jù)采集與控制中心,能夠進(jìn)行100Hz的高速掃描,,結(jié)合多層(桅桿5m,、10m、20m等,,亦可用戶(hù)自定義)的高精度溫濕度傳感器,、紅外溫度傳感器,、風(fēng)速風(fēng)向傳感器,、雨量筒和凈輻射傳感器等,從而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的準(zhǔn)確,、穩(wěn)定,、可靠、高速運(yùn)行,。

觀測(cè)數(shù)據(jù)既可以存儲(chǔ)到CF卡中(最大支持16GB),, 也可采用有線或無(wú)線方式,,通過(guò)局域網(wǎng)、Internet,、衛(wèi)星等多種途徑實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸,,支持3G、GPRS,、WiFi,、微波電臺(tái)等多種無(wú)線通訊方式。

全套系統(tǒng)既可以使用太陽(yáng)能供電,,也可以由載船提供交流電,,以“交轉(zhuǎn)直”的方式通過(guò)電池供電。

10Hz原始數(shù)據(jù)在線處理流程

也可采用愛(ài)丁堡大學(xué)開(kāi)發(fā)的EDIRE軟件,,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離線處理,,檢查超聲儀和紅外氣體分析儀的傳感器異常標(biāo)志(flag)、原始記錄的異常情況,,特別是去除超出物理上合理范圍(閾值)的數(shù)值,,去除‘野點(diǎn)’,進(jìn)行修正,,對(duì)湍流平穩(wěn)性,、相似性檢驗(yàn)與通量質(zhì)量進(jìn)行評(píng)級(jí),并做通量代表性(Footprint)檢驗(yàn),。

EDIRE軟件界面

EDIRE軟件界面

特點(diǎn)

特為高濕度,、高鹽度的海洋環(huán)境設(shè)計(jì),穩(wěn)定可靠

可進(jìn)行實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)處理

多種通訊方式選擇,,靈活方便

低功耗,,可由太陽(yáng)能供電

良好系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性

提供數(shù)據(jù)處理程序

輸出參數(shù)

CO2混合比(μmol/mol)

H2O混合比(mmol/mol)

氣體分析儀診斷值

采樣室溫度(℃)

采樣室壓力(kPa)

CO2信號(hào)強(qiáng)度

H2O信號(hào)強(qiáng)度

采樣室內(nèi)外壓差(kPa)

Ux(m/s)

Uy(m/s)

Uz(m/s)

超聲虛溫(℃)超聲風(fēng)速儀診斷值


綜合技術(shù)參數(shù)

工作溫度:-30~50℃

環(huán)境濕度:0~100%RH

工作氣壓:70~106kPa

基礎(chǔ)測(cè)量頻率:100Hz

輸出速率:5~50Hz,可自定義

供電:12V DC或220V AC

姿態(tài)朝向范圍:3軸360°

加速度范圍:±5g

附加輸入:大氣空氣和大氣壓力


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