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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湍流通量監測

地點：邁阿密，佛羅里達州

產品：IRGASON， CR6

測量要素：風、溫度、濕度、CO₂濃度等

區域尺度的地表通量觀測一直是大氣科學、地理學、水文學及生態等學科領域研究的重點與難點，而機載渦動相關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格尺度以及遙感影像的像元尺度一致，對區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，可對大氣湍流進行主動采樣，短時間內形成對湍流在空間上的線性采樣序列，獲取觀測區域的瞬時湍流場數據。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包括：

1）通過飛機的電力系統為IRGASON供電，需要系統的評估、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域，飛機自身震動，可能影響傳感器性能和數據質量的問題。

對此，Campbell Scientific團隊給出了科學嚴謹的方案：

通過與高頻慣性系統結合，獲得與IRGASON同步的位置、速度和姿態等信息數據，用以消除飛機運動對通量數據計算的影響。

結合經驗模態分解數據處理，可將湍流數據與其他干擾數據分離開來。

目前HOP正專注于數據的收集與處理，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現！