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系统概述
本系统基于大气光传播理论与光闪烁仪理论，计算公里级观测区域内的空气折射指数结构参数、侧向风等大气湍流运动特征；进一步结合背景气象要素数据与莫宁-奥布霍夫相似理论，可计算出大尺度水热通量及蒸散量等地表与大气之间的能量与物质交换过程量。
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工作原理
双波长大孔径闪烁仪系统的光路上不同湍涡的温度、湿度差异引起光的折射与衍射，从而导致接收端的光强脉动（光闪烁）。大孔径闪烁仪发射的是近红外波段的电磁波（波长微880nm），该电磁波在大气中传播时，其信号衰减主要受温度的影响；微波闪烁仪发射的是毫米波波段的电磁波（3.18mm），该电磁波在大气中传播时，其信号衰减同时受到空气温度和空气湿度的影响，根据接收端接收到的电磁波强度，结合光传播理论，可计算出光路上空气折射指数的结构参数（Cn2），进而得到温度结构参数和湿度结构参数（CT2、CQ2）；进一步结合背景气象要素数据与莫宁-奥布霍夫相似理论，可计算出大尺度的水热通量及蒸散量等地表与大气之间的能量与物质交换过程量。
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应用领域
灌溉管理、水资源管理、水文学研究、森林火灾预警、天气预测、辐射平衡研究、地表水热平衡研究、遥感地面验证、植物蒸散量研究等。
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系统参数
数据处理软件
| RSS460大孔径闪烁仪 | |||
| 技术参数 | |||
| 工作温度 | -30～60 ℃ | ||
| 相对湿度 | 0～100% | ||
| 工作电压 | 12 VDC（最小10 V，最大 15 V） | ||
| 测量路径 | 100/250～7000m | ||
| 测量范围 | 10-17 ～10-12m -2/3 | ||
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发射器参数
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| 功耗 | 最大6W，平均3W | ||
| 发光源类型 | 一个高能GaAIAS IR EMITTERS | ||
| 发射波长 | 880 nm | ||
| 望远镜类型 | 15cm | ||
| 发光功率 | 最大100mW | ||
| 半波宽 | ±40nm | ||
| 调制类型 | 6.67KHz | ||
| 发射方式 | 0.05～1A连续可调 | ||
| 有效孔径 | 10cm/15cm，带/不带限制孔径片 | ||
| 路径 | 100~1000m/250~7000m， 带/不带限制孔径片 | ||
| 光学焦点 | 0.14m | ||
| 透镜类型 | 菲涅耳透镜 | ||
| 发射角度 | 1.5度左右 | ||
| 供电 | 9~16VDC | ||
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接收器参数
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| 功耗 | 1.8W | ||
| 接收器类型 | 高灵敏度 GaAIAS 光电检测器 | ||
| 响应波段 | 800～950nm，半波宽±30nm | ||
| 灵敏度 | 0.6A/W | ||
| 闪烁波段 | 0.2～400Hz | ||
| 有效孔径 | 0.15m | ||
| 光学焦点 | 0.14m | ||
| 透镜类型 | 菲涅耳透镜 | ||
 中国农科院海拉尔草原站 |
 中国气象局沈阳大气所锦州站 |
 中国气象局沈阳大气所榆树站 |
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| MW94 微波闪烁仪 | |||
| 路径长度 | 1~10km | ||
| 频率 | 94GHz，λ =3.18 cm | ||
| 口径 | 300mm口径，卡塞格伦式望远镜 | ||
| 探测带宽 | 10 kHz | ||
| 供电要求 | 11~13VDC | ||
| 发射端功耗 | <39.6W | ||
| 接收端功耗 | <39.6W，平均功耗13W | ||
| - | 可将自身及LAS的数据导入数据采集器中，在数据采集器中实现Cn2、感热通量和潜热通量数据的获得 | ||
 中国农业大学上庄站 |
 中国林业科学院济源站 |
北京师范大学阿柔站 |
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| 为方便双波长大孔径闪烁仪的数据处理，我公司与北京师范大学联合开发了系统配套软件，通过该软件，可实现双波长大孔径闪烁仪的中间量（包括Cn2、波文比系数等）以及最终结果（包括显热通量H、潜热通量LE、蒸散量、奥布霍夫长度等）的计算。 | |
  双波段大孔径闪烁仪配套数据处理软件界面展示 |
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参考文献
1.施生锦，黄彬香，刘绍民等，大尺度水热通量观测系统的研制，地球科学进展，2010.11，Vol 25:1128-1138
2.Ziwei Xu, Shaomin Liu, Xin Li, Intercomparison of surface energy flux measurement systems used during the HiWATER-MUSOEXE, JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH: ATMOSPHERES, VOL. 118, 13,140–13,157 |