二湍流通量測量方法簡介湍流通量測量方法渦度相關(guān)法（EddyCovariance，EC）梯度法－廓線法鮑恩比方法通量通量是指單位時間通過單位面積的流體的某屬性量的輸送。流體運動可分為平均運動和脈動運動兩部分，因此屬性輸送也分別由這兩部分運動引起。熱通量和水通量：風(fēng)速分量乘以熱量和水汽含量和表示通過這個方向的單位面積所傳輸?shù)臒崃亢退俊嵬浚核浚?/p>

動量通量：對上述兩個標(biāo)量的通量傳輸可以分解為x，y和z三個方向。風(fēng)速矢量有三個分量（u、v和w），因此對于動量通量則具有9個分量，即任一方向的氣流運動可以帶動傳輸u，v和w方向的動量輸送，因而具有二階張量性質(zhì)。湍流場：渦度相關(guān)法（EddyCovariance，EC）測量地氣通量的原理地氣通量是指地表和大氣之間的物質(zhì)、能量交換；渦度相關(guān)法測量地氣通量是從物質(zhì)能量守恒方程出發(fā)，經(jīng)過一系列的簡化而得到的渦度相關(guān)系統(tǒng)收支方程（I）（II）物質(zhì)（比如水汽、CO2）通量質(zhì)量守恒方程簡化——理想條件下的地氣通量計算當(dāng)滿足下列假設(shè)時：(1)平穩(wěn)（定常）湍流；(2)水平均勻（平流可以忽略）；(3)近地面存在常通量層；(4)影響通量的各種度的渦旋都已被測到；(5)測量到的通量代表儀器所在的下墊面。此時，湍流輸送（第III項）為地氣輸送的唯一機制，可以利用渦度相關(guān)法計算地氣通量。（III）（V）（VI）（VII）理想條件下的地氣通量計算（IX）（X）（XI）（XII）（XIV）（XIII）CWCW湍流輸送項湍流觀測超聲風(fēng)速儀：利用聲學(xué)方法測量三維風(fēng)、溫脈動，沒有機械轉(zhuǎn)動部件，響應(yīng)時間快，精度高、量程寬、輸出線性，是一種絕對測量的儀器,不需經(jīng)常標(biāo)定。熱線風(fēng)速儀：采樣頻率高，可達到上千赫茲，但比較容易損壞。換能器(transducer)：相對放置的一對換能器（I，II），里面的壓電晶體為收、發(fā)兩用型的。當(dāng)對換能器I施加脈沖電壓時，可產(chǎn)生超聲脈沖信號，發(fā)射出來，換能器II能夠接受到，并把超聲信號轉(zhuǎn)化成電信號，輸入到超聲風(fēng)速儀的芯片中。反之，當(dāng)在II上施加脈沖電壓時，其產(chǎn)生的超聲脈沖信號能被I接受，并將超聲信號轉(zhuǎn)換成電信好，輸入到超聲風(fēng)速儀的芯片中。聲程L：上下?lián)Q能器之間的距離超聲風(fēng)速儀測風(fēng)原理（一）超聲信號順風(fēng)時經(jīng)聲程L傳播所需時間Tw：

Tw=L/(C+V)(1)超聲信號逆風(fēng)時經(jīng)聲程L傳播所需時間Ta：

Ta=L/(C-V)(2)由（1）和（2）可得

V=L/2(1/Tw-1/Ta)(3)

C=L/2(1/Tw+1/Ta)(4)式中：V為風(fēng)速,C為聲速,L為聲程

由（3）式可知，只要測出Tw和Ta，就能得到所要的風(fēng)速值和聲速值，進一步可推算空氣溫度T=C2/20.067。

超聲風(fēng)速儀的就是通過先測量Tw和Ta，從而求出大氣的風(fēng)速和溫度超聲風(fēng)速儀測風(fēng)原理（二）GillR3，英國CSAT3，美國目前國內(nèi)外主要的超聲風(fēng)速儀IAP-1，中國IAP-2，中國UW，美國K-Probe，美國TR-61C，日本USA-1，美國Model81000，美國Lambert-Beer定律是吸收光度法的基本定律，表示物質(zhì)對某一單色光吸收的強弱與吸光物質(zhì)濃度和厚度間的關(guān)系。Li7500利用水汽和二氧化碳對紅外輻射吸收的波段不同可以同時觀測水汽和二氧化碳的摩爾濃度渦度相關(guān)法計算通量涉及的問題1、湍流資料質(zhì)量控制和質(zhì)量保證資料質(zhì)量控制：查找野點、查找隨機脈沖、替換插值、去噪等質(zhì)量保證：振幅分辨率檢驗、僵值檢驗、高階統(tǒng)計量檢驗、平穩(wěn)性檢驗、局地相似關(guān)系檢驗等2、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換3、通量修正：Webb修正、高頻修正、低頻修正等渦度相關(guān)法計算通量過程簡單直接，但是難用好梯度法測算湍流通量

近地面層的通量廓線關(guān)系氣象要素廓線的觀測數(shù)據(jù)分析處理與通量計算參考文獻：孫衛(wèi)國，貼地層通量與廓線關(guān)系的初步研究，南京氣象學(xué)院學(xué)報，1992.~~~~~~~~微分形式的通量廓線關(guān)系無量綱化梯度函數(shù)通量廓線關(guān)系的應(yīng)用——從近地面層氣象要素廓線觀測確定湍流通量梯度法估算通量的優(yōu)缺點優(yōu)點：用花錢少的慢速響應(yīng)傳感器就能測量到平均廓線，然后再從平均廓線中推導(dǎo)出通量。缺點：（1）通量和平均廓線之間的關(guān)系是經(jīng)驗參數(shù)化；（2）廓線形狀有時還受諸如粗糙度或零平面位移等因子的變化而變化；（3）因為采用近地層相似，所以只能計算地面通量；（4）對于城市這樣高度復(fù)雜的下墊面的地表通量，此時M-O相似理論是否成立還需要進一步的研究，因此還能否使用梯度法估算通量也需要進一步的研究。鮑恩比方法估算地表通量如果近地層中的Δq與Δθ的簡單測量是用測桿上兩個不同高度上的傳感器進行的，并且