化工儀器網
技術文章
地表顯熱通量和潛熱通量觀測系統介紹
閱讀：3136 發布時間：2021-6-8
Kipp&Zonen LAS Mk II大口徑閃爍儀
RPG-MWSC-16微波閃爍儀
系統介紹
地氣間動量、熱量和水分交換對大氣的動力熱力過程起著十分重要的作用。了解這些過程，尤其是定量了解是感熱通量和潛熱通量, 對天氣氣候預報、水循環過程分析、農業和水資源管理等意義重大。傳統的觀測熱通量的方法主要有渦動相關方法、波文比—能量平衡方法和空氣動力學方法，然而其尺度通常僅是單點或斑塊尺度。閃爍儀的測量尺度可與地表通量遙感估算模型或陸面過程模型、水文模型等像元或網格尺度相匹配，因此成為模型驗證的最佳地面通量觀測儀器。
荷蘭Kipp & Zonen公司推出的LAS Mk II大孔徑閃爍儀（Large Aperture Scintillometer），發射波長為近紅外波段（850 nm），在此波長下，閃爍儀主要對由于大氣中溫度引起的波動較為敏感，因此可有其計算100 m至4.5 km范圍內的平均感熱通量。 其測量尺度與大氣模式的網格尺度,以及衛星遙感的像元尺度，匹配較好。然而LAS的測量無法直接獲得潛熱通量，其計算需要結合能量平衡法。
德國RPG公司推出的MWSC 160微波閃爍儀，發射波長為毫米（mm）波段，此波長對于大氣中溫度和水汽的波動較為敏感，因此在結合LAS使用的情況下，可以獲得在同一路徑下的顯熱和潛熱通量。這種直接獲得感熱通量和顯熱通量的方法又稱為雙波長閃爍儀法，英文名稱為Optical-Microwave Scintillometer， 即OMS系統。
應用
可輸出參數大氣折射率Cn2，是研究邊界層湍流特征的重要指標
單獨使用LAS Mk II，可直接測量感熱通量（H）
LAS Mk II結合MWSC 160，可直接測量感熱通量（H）以及蒸散（潛熱通量，LvE）
加裝氣象站設備，同時測量風速、溫度和大氣壓力值等
測量參數可應用于農業、氣象、水文、天氣預報、能量平衡等領域
主要技術參數
指標 | LAS MKII參數 | MWSC 160 參數 |
路徑長度 | 100-1000 m（10 cm口徑）； 250-4500 m（15 cm 口徑 | 1-10 km |
波長/頻率 | 850 nm | 160.8 GHz (λ=1.86 cm) |
望遠鏡類型 | 10 cm/15 cm | 300 mm口徑卡塞格倫式望遠鏡 |
探測帶寬 | 6.5-7 kHz | 10 kHz |
供電要求 | 12 V DC | 12 V DC |
耗電 | 約6W（不含加熱情況下） 約35W （含加熱情況下） | 約50 W（含加熱） |
數據處理 | 內置數據采集器，實現Cn2、感熱通量和其他參數的內部處理 | 自帶光纖，將自身以及LAS的數據導入控制電腦內，使用先進的軟件處理數據，實現Cn2、感熱通量和潛熱通量的數據獲得 |
OMS系統
測量指標 | 配置方案 |
蒸散和感熱通量 （氣象數據采用測量值，直接測量感熱和潛熱通量） | LAS MK II MWSC 160 WXT520自動氣象站 |