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Florida: Sampling the Atmosphere boundary layer

Calculating turbulence fluxes and turbulence kinetic energy

佛羅里達，采樣大氣邊界層湍流場，計算湍流通量和湍流動能

案例概要

應用：機載IRGASON湍流通量監(jiān)測

地點：邁阿密，佛羅里達州

產(chǎn)品：IRGASON， CR6

測量要素：風、溫度、濕度、CO₂濃度等

區(qū)域尺度的地表通量觀測一直是大氣科學、地理學、水文學及生態(tài)等學科領(lǐng)域研究的重點與難點，而機載渦動相關(guān)方法有效的解決方法之一，其觀測的空間尺度與陸面過程模式的網(wǎng)格尺度以及遙感影像的像元尺度一致，對區(qū)域及全球尺度地表通量模擬等研究具有重要意義。

邁阿密大學的直升機觀測平臺（The University of Miami’s Helicopter Observation Platform, HOP）配備了兩套Campbell Scientific 的IRGASON系統(tǒng)，可對大氣湍流進行主動采樣，短時間內(nèi)形成對湍流在空間上的線性采樣序列，獲取觀測區(qū)域的瞬時湍流場數(shù)據(jù)。該研究進一步提高我們模擬氣候的能力和氣象預報準確性

兩套IRGASON均安裝于直升機前端的“機鼻”處，測量風、溫度、空氣濕度、CO₂濃度等，計算區(qū)域尺度的動量通量、顯熱通量、潛熱通量、CO₂通量等。

此方案面臨的重大挑戰(zhàn)包括：

1）通過飛機的電力系統(tǒng)為IRGASON供電，需要系統(tǒng)的評估、測試，并排除潛在的干擾

2）IRGASON的安裝盡量避免飛機自身所形成的氣流區(qū)域，飛機自身震動，可能影響傳感器性能和數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題。

對此，Campbell Scientific團隊給出了科學嚴謹?shù)姆桨福?/span>

通過與高頻慣性系統(tǒng)結(jié)合，獲得與IRGASON同步的位置、速度和姿態(tài)等信息數(shù)據(jù)，用以消除飛機運動對通量數(shù)據(jù)計算的影響。

結(jié)合經(jīng)驗模態(tài)分解數(shù)據(jù)處理，可將湍流數(shù)據(jù)與其他干擾數(shù)據(jù)分離開來。

目前HOP正專注于數(shù)據(jù)的收集與處理，以更好地了解大氣和海洋之間的能量和CO₂交換。

讓我們一起期待他們的探索和發(fā)現(xiàn)！