概述
大氣侯背景下，由于下墊面的不均一性以及人類和生物活動形成近地層和土壤上層中的小范圍氣候特征。小氣候觀測的主要觀測要素在輻射通量、熱通量、水汽通量等特征量，小氣候要素具有強烈的日變化和脈動性質(zhì)，其垂直梯度一般大于水平尺度，而且垂直梯度具有明顯的日變化特征。
梯度小氣候自動觀測系統(tǒng)自動測量并存儲地表與大氣相互作用時近地面層的小氣候梯度，觀測地表上方多層空氣溫濕度梯度、多層風(fēng)速風(fēng)向、植物冠層內(nèi)外的太陽總輻射或光合有效輻射梯度以及多層土壤溫濕度梯度等。利用監(jiān)測數(shù)據(jù)擬合風(fēng)速、溫度、濕度廓線，運用空氣動力學(xué)方法計算粗糙度、摩擦風(fēng)速、奧布霍夫長度、動量通量、顯熱通量及潛熱通量等參數(shù)，了解地表與大氣相互作用后小氣候要素形成的時間變化和空間分布規(guī)律，為利用、調(diào)節(jié)和改善各種類型的小氣候特征提供依據(jù)。
GraMet科研級小氣候梯度自動觀測系統(tǒng)是針對小氣候要素的空間分布特點而設(shè)計的一款高精度、智能化、高性能的梯度監(jiān)測系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集器采用美國Campbell公司生產(chǎn)的高品質(zhì)CR系列采集器，搭配荷蘭Visala、荷蘭Kipp@Zonen、美國Licor以及美國Campbell公司多種傳感器，可以根據(jù)不同的下墊面定制不同高度的梯度觀測系統(tǒng)，比如5米，10米，30米等。
系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、多層空氣溫濕度、多層溫度傳感器、多層風(fēng)速傳感器、一到兩層風(fēng)向傳感器、四分量輻射傳感器、光和有效輻射傳感器、總輻射等傳感器可選、地表溫度、冠層溫度、多層土壤溫度、多層土壤水分、土壤熱通量傳感器、太陽能供電系統(tǒng)、安裝支架或鐵塔、無線傳輸設(shè)備等組成。傳感器種類和數(shù)量根據(jù)不同下墊面和科研目的進(jìn)行調(diào)整。
系統(tǒng)特點
2 測量精度高，穩(wěn)定性好；
2 設(shè)備堅固耐用，功耗低，適于野外及惡劣環(huán)境下連續(xù)監(jiān)測；
2 系統(tǒng)搭配靈活，可依據(jù)不同的環(huán)境特點配置高性價的測量系統(tǒng)；
2 良好的可擴展性，滿足梯度站多參數(shù)測量
2 低功耗，滿足多參數(shù)測量的同時，可適用于各種野外嚴(yán)苛的供電環(huán)境
主要配置及參數(shù)
儀器名稱 | 型號 | 產(chǎn)地品牌 | 主要性能 | 備注 |
數(shù)據(jù)采集器 | CR3000 | 美國Campbell | 14個差分，28個單端；4個24位脈沖，4個電壓激發(fā)，3個電流激發(fā)；8個數(shù)字輸入輸出口；16位A/D轉(zhuǎn)換；4M內(nèi)存，可擴展至2G；標(biāo)準(zhǔn)－25～50°C ，可擴展到-40~85°C； | 一套 |
通道擴展板 | AM16/32B | 美國Campbell | 與數(shù)據(jù)采集器結(jié)合使用，可擴展通道，大大提升系統(tǒng)的兼容和擴展性能，可測量16個四線或32個兩線式探頭，使用環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)－25～50°C ,可擴展到-40~85°C工作溫度 | 一套 |
數(shù)采防護(hù)機箱 | ENC14/16 | 中國來山 | 數(shù)采機箱。采用玻璃纖維合成防腐聚酯加工而成。可以放置數(shù)據(jù)采集器和一些外部設(shè)備； | 一套 |
二維超聲風(fēng)速儀 | WindSonic | 英國Gill | 風(fēng)速：量程：0~60 m/s；分辨率：0.01 m/s；精度：±2%讀數(shù)；風(fēng)向：量程：0~359°；分辨率：1°；精度：±3° | 多層 |
空氣溫濕度傳感器 | HMP155A | 荷蘭VISALA | 相對濕度測量范圍：0 ~100 %RH；工作溫度范圍：-80~+60 ℃ | 多層 |
大氣壓傳感器 | CS106 | 美國Campbell | 量程：500~1100 hPa；精度：±0.3 hPa（+20℃時） | 一套 |
翻斗式雨量筒 | TE525MM | 美國TEXAS ELECTRONICS | 精度：0.01mm | 一層 |
總輻射傳感器 | CS320 | 美國Campbell | 測量范圍：0至2000 W / m 2（凈短波輻照度）；測量重復(fù)性：<1％ ；長期漂移：<2％（每年） | 一套 |
光和有效輻射 | LI-190R | 美國Licor | 靈敏度：每1,000μmols-1m-2通常為5μA至10μA ；線性度：偏差為1％；10,000μmols-1m-2 | 一套 |
四分量輻射傳感器 | CNR4 | 荷蘭Kipp&Zonen | 非線性誤差：1%；溫度依賴靈敏度：<5%；靈敏度：短波 7~20μv/w/m2 長波 5~10 μv/w/m2 | 一套 |
土壤溫濕鹽三參數(shù)傳感器 | CS655 | 美國Campbell | 測量類型：土壤電導(dǎo)率、相對介電常數(shù)、體積含水量、土壤溫度 | 多層 |
土壤熱通量 | HFP01 | 荷蘭Hukseflux | 感器類型：熱電偶；量程：-2000~2000W/m2 | 多層 |
支架或鐵塔 | 中國來山 | 根據(jù)現(xiàn)場實際需要定制； | ||
供電單元 | 中國來山 | 交流及太陽能供電二者選其一，也可選擇雙供電模式，為保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，配置足夠容量的可充電電池及其附屬設(shè)備； | ||
數(shù)據(jù)通訊方式 | 中國來山 | 有線：現(xiàn)場直連PC機或筆記本下載數(shù)據(jù)；無線：GPRS、GSM、電臺、衛(wèi)星通訊等多種無線傳輸； |
