Автоматизированный комплекс для регистрации и обработки данных микрометеорологических измерений в приземном слое атмосферы

Комплекс включает акустический термоанемометр и газоанализатор, измерительные головки которых установлены на выносе или на стреле и соединены кабелями с блоком обработки сигналов, соединенным по управляющим сигналам и сигналам измерений через интерфейсную линию связи с управляющим компьютером. При этом блок обработки сигналов выполнен с возможностью управления излучателями и приемниками анемометра, синхронизации частот анемометра и газоанализатора, регистрации сигналов измерений, преобразования их в цифровую форму, расчета трех компонент скорости ветра и температуры, расчета концентраций углекислого газа и водяного пара, расчета и накопления средних статистических параметров измерений и содержит микроконтроллер типа PIG16C63A, соединенный через аналого-цифровой преобразователь типа AD7890-10 с шиной подключения кабелей измерительных головок и через цифровой адаптер с интерфейсной линией связи для соединения с управляющим компьютером. Интерфейсная линия связи выполнена кабельной с интерфейсом RS232 или беспроводной стандарта BlueTooth. 2 з.п.ф., 10 ил.

Область техники. Полезная модель относится к области метеорологических измерений и агрометеорологии, конкретно к автоматизированным комплексам для регистрации и обработки микрометеорологических данных (пульсаций трех компонент скорости ветра, температуры, концентраций водяного пара и углекислого газа) в приземном слое атмосферы в интересах расчета турбулентных потоков явного и скрытого тепла, содержания углекислого газа и измерения атмосферной турбулентности с судов и неподвижных платформ.

Уровень техники. Турбулентность играет весьма значительную и многообразную роль в физических процессах, определяющих режим приземного и пограничного слоев атмосферы. Любая модель пограничного слоя атмосферы должна учитывать ряд основных характеристик турбулентности, таких как турбулентный перенос тепла, влаги и количества движения. Без учета этих факторов невозможно правильное понимание и описание процессов взаимодействия атмосферы с подстилающей поверхностью и процессов трансформации воздушных масс в результате такого взаимодействия. Среди характеристик процессов взаимодействия слоя трения с подстилающей поверхностью наибольший интерес вызывают вертикальные турбулентные потоки импульса (), тепла (Н), влаги или скрытого тепла (L_E), углекислого газа или любой другой примеси. Практически во всей толще пограничного слоя, где эффекты молекулярного обмена пренебрежимо малы по сравнению с вертикальным турбулентным переносом импульса, тепла и влаги, эти величины характеризуют полные потоки, пересекающие подстилающую поверхность. Методы определения турбулентных потоков подразделяются на три основных группы: прямые, то есть основанные на специальных измерениях атмосферной турбулентности; параметрические, использующие данные стандартных метеонаблюдений; и полуэмпирические, применяющие модельные расчеты. Но существует только один способ непосредственного определения турбулентных потоков - это пульсационный метод или, как его называют в /1-4/, eddy correlation (или более корректно eddy covariance) (далее ЕС). Измеряются пульсации двух компонент (продольной, вдоль оси ветра и поперечной) горизонтальной составляющей скорости ветра u' и ', вертикальной скорости w', потенциальной температуры Т', удельной влажности q' или любого другого переносимого вещества, например, углекислого газа с' в слое постоянных потоков. Турбулентные потоки рассчитываются как ковариации между двумя высокочастотными временными сериями записи вертикальной скорости ветра и скаляра, которым может быть температура, влага или любой другой газ, измеренные в той же точке в пространстве и во времени /5, 6/.

Основные уравнения:

где c_р и ₀ - теплоемкость и плотность воздуха, Н - турбулентный поток тепла, - поток импульса, L_E - турбулентный поток влаги (скрытого тепла); - поток углекислого газа; u_* - динамическая скорость, u', ', w' - пульсации трех компонент скорости ветра: продольной (вдоль ветра), поперечной и вертикальной соответственно. Т' - пульсации температуры. Поток считается положительным, если он направлен от поверхности в атмосферу. Выражения (1) являются модификацией основной формулы Рейнольдса для добавочных турбулентных напряжений, относящихся к уравнению для концентрации примеси, т.е. представляют собой прямое определение потоков /7/. Т.е. само определение турбулентного потока показывает, что поток этот может быть приравнен одноточечному смешанному моменту пульсаций скорости ветра в вертикальном (по отношению к поверхности Земли) направлении и пульсаций примеси(температуры).

Для реализации прямого метода определения турбулентных потоков необходимо использование высокочастотной чувствительной техники для измерения пульсаций метеопараметров и концентраций исследуемых переносимых веществ. Для измерения пульсаций скорости ветра и температуры используются акустические анемометры-термометры /8/. Первый акустический анемометр был разработан в ИФА в 1958 г. В.М.Бовшеверовым /9, 10/. В нем фазовым методом измерялась разность времен распространения ультразвука от центрального источника к двум или четырем симметрично расположенным приемникам. Путем применения специально разработанных в ИФА миниатюрных конденсаторных электроакустических преобразователей, работавших на частотах в несколько десятков килогерц, удалось уменьшить базу прибора до нескольких сантиметров. Благодаря линейности характеристики, высокой чувствительности (несколько сантиметров в секунду), малой инерционности (сотые доли секунды) и простоте калибровки (не требует аэродинамической трубы), акустический анемометр оказался очень привлекательным для использования в полевых условиях, получил в дальнейшем широкое применение в стране и за рубежом и оказал значительное влияние на исследование турбулентности /11-15/. Прибор основан на эффекте Доплера. Опорная частота 100 КГц от кварцованного генератора подается на излучающий микрофон, который излучает в атмосферу звуковые колебания. В зависимости от конфигурации прибора приемных микрофонов может быть от 2 (для измерения только одной компоненты) до 4-х (для измерения трех компонент). Смещение воздушных масс в промежутке между излучающим и приемными микрофонами вызывает доплеровский сдвиг частоты, который можно измерить измерителями фаз. Принятый микрофонами сигнал усиливается микрофонными усилителям и затем разность фаз опорного сигнала и компонент после усиления интегрируется и поступает на выход прибора. Анемометр в дополнительной калибровке не нуждается. Чувствительность прибора рассчитывается по базе l, скорости ультразвука с и частоте излучения f=100 КГц по формуле

V=c/2lf.

Питается прибор от напряжения постоянного тока +12 и -12 Вольт.

Более сложной оказалась задача измерения пульсаций влажности e'. Наиболее удобным является оптический метод, использующий линейную зависимость поглощения света в определенном диапазоне длин волн от количества паров воды в воздухе. В ИФА первый оптический гигрометр, работающий в инфракрасной области спектра, был создан Л.Г.Елагиной в 1962 г. /16/. Позднее он многократно модернизировался и усовершенствовался. Другой вариант инфракрасного гигрометра для измерения пульсаций влажности был разработан в 1974 г. Л.В.Богомоловой, В.И.Диановым-Клоковым и С.Л.Зубковским. Оптические гигрометры, как и акустические анемометры, также осредняют измеряемые пульсации по некоторому «пути луча», и поэтому непригодны для измерения более мелкомасштабных пульсаций, но для измерения пульсаций, относящихся к инерционному интервалу спектра, и тем более для измерения турбулентных потоков влаги они оказались достаточно удобны.

Техника для измерения пульсаций концентраций СO₂ разработана сравнительно недавно /17-19/ и использует поглощение инфракрасной радиации молекулами газов. Сложность таких измерений заключается в том, что полоса поглощения водяного пара накладывается на полосу поглощения углекислого газа. Оптические интерференционные фильтры и различные способы обработки аналоговых сигналов минимизируют это влияние. Но все инфракрасные газоанализаторы сохраняют некоторую чувствительность к водяному пару, что может привести к ошибкам в оценке потоков углекислого газа и влаги. Поэтому необходима дополнительная калибровка анализаторов или введение соответствующей поправки /20/. Также необходимо корректировать ошибки, возникающие из-за флуктуаций плотности воздуха. Для диагностики качества прямых измерений как правило проводится спектральный анализ измеряемых величин. Для правильного применения метода ЕС недостаточно просто посчитать ковариации по формуле (1). Этим атмосферным измерениям присущи определенные недостатки, которые вызывают более или менее значительные ошибки в расчете потоков. Измеренные сигналы нуждаются в серьезной обработке с применением различных фильтров и коррекций. В таблице 1 приведены процедуры обработки данных, применяемые для реализации расчета турбулентных потоков методом прямых пульсаций и ошибки, которые могут возникать если их не использовать. При использовании различных типов аппаратуры требуются и другие коррекции. В морских условиях отдельно проводится коррекция движения судна, о чем будет более подробно указано ниже.

Коррекции метеорологических данных, используемые для расчета турбулентных потоков представлены в таблице 1.

температуры
WPL-коррекция (учет влияния флуктуаций плотности воздуха)	0-50%
Контроль качества данных	0-20%

Общая ошибка обработки микрометеорологических измерений из-за временных рассогласований измерений указанных выше и несвязанных между собой отдельных измерительных устройств (измерителя пульсаций трех компонент скорости ветра, измерителя температуры, измерителя концентраций водяного пара и углекислого газа) в стационарных условиях (например, на жестко закрепленной на Земле платформе) может быть более 100%, а в нестационарных (например, на судне в море) - на порядок измеряемой величины.

Автоматизированных комплексов для одновременной регистрации и обработки микрометеорологических данных (пульсаций трех компонент скорости ветра, температуры, концентраций водяного пара и углекислого газа) в приземном слое атмосферы в интересах снижения ошибок микрометеорологических измерений и расчета турбулентных потоков явного и скрытого тепла, содержания углекислого газа и измерения атмосферной турбулентности с судов и неподвижных платформ не выявлено.

Постановка задачи. Задачей полезной модели является уменьшение ошибок микрометеорологических измерений в приземных слоях атмосферы. Техническим результатом - повышение точности измерений за счет синхронизации измерений и уменьшения ошибок юстировки измерительных устройств.

Решение поставленной задачи. Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что автоматизированный комплекс для регистрации и обработки данных микрометеорологических измерений в приземном слое атмосферы согласно полезной модели включает акустический термоанемометр и газоанализатор, измерительные головки которых установлены на выносе или на стреле и соединены кабелями с блоком обработки сигналов, соединенным по управляющим сигналам и сигналам измерений через интерфейсную линию связи с управляющим компьютером.

При этом блок обработки сигналов выполнен с возможностью управления излучателями и приемниками анемометра, синхронизации частот анемометра и газоанализатора, регистрации сигналов измерений, преобразования их в цифровую форму, расчета трех компонент скорости ветра и температуры, расчета концентраций углекислого газа и водяного пара, расчета и накопления средних статистических параметров измерений и содержит микроконтроллер типа PIG16C63A, соединенный через аналого-цифровой преобразователь типа AD7890-10 с шиной подключения кабелей измерительных головок и через цифровой адаптер с интерфейсной линией связи для соединения с управляющим компьютером. Интерфейсная линия связи выполнена кабельной с интерфейсом RS232 или беспроводной стандарта BlueTooth.

Достижение поставленной задачи и технического результата. Выполнение автоматизированного комплекса для регистрации и обработки данных микрометеорологических измерений в приземном слое атмосферы в виде акустического анемометра и газоанализатора, измерительные головки которых установлены на выносе или на стреле и соединены кабелями с блоком обработки сигналов, соединенным по управляющим сигналам и сигналам измерений через интерфейсную линию связи с управляющим компьютером позволяют обеспечить внутреннюю синхронизацию измерений, расчет и накопление статистических характеристик параметров атмосферы. Синхронизация измерений обеспечивает исключение ошибок юстировки, а накопление статистических данных - повышение точности измерений. В целом указанные преимущества комплекса обеспечивают уменьшение ошибок микрометеорологических измерений в приземных слоях атмосферы.

Ссылка на чертежи. На фиг.1 представлена функциональная схема автоматизированного комплекса для регистрации и обработки данных микрометеорологических измерений в приземном слое атмосферы с беспроводной линией связи, на фиг.2 - функциональная схема блока обработки сигналов, на фиг.3 - спектры пульсаций углекислого газа, водяного пара и температуры, полученные при измерении со льда, на фиг.4 - пульсации углекислого газа, водяного пара и вертикальной скорости ветра, на фиг.5 - коспектр вертикальной скорости ветра с концентрациями углекислого газа и водяного пара и с температурой, на фиг.6 - коспектры вертикальной скорости ветра и концентраций углекислого газа и водяного пара при положительном потоке углекислого газа, на фиг.7 и фиг.8 - фото опытного образца автоматизированного комплекса для регистрации и обработки данных микрометеорологических измерений в приземном слое атмосферы в морских и Арктических условиях соответственно, на фиг.9 - распределение вертикального потока углекислого газа ммол/(м²сут) над морской поверхностью в сентябре 2005 (а), 2006 (б) и 2008 (в), на фиг.10 - средний поток углекислого газа по измерениям на ледовых станциях в центральных районах Арктики в 2006 году.

Описание в статике. Автоматизированный комплекс для регистрации и обработки данных микрометеорологических измерений в приземном слое атмосферы содержит измерительные элементы: акустический термоанемометр 1 стандарта USA-1 и газоанализатор 2 стандарта Licor 7500 с измерительными головками 1.1 и 2.1 соответственно. Акустический термоанемометр USA-1 производства фирмы "МЕТЕК", Германия) позволяет измерять пульсации трех компонент скорости ветра (X, Y, Z) и пульсации температуры с частотой до 50 Гц. Диапазоны и погрешности измерений представлены в таблице 2.

Таблица 2
Параметр	Диапазон	Разрешающая способность
Скорость ветра	050 м/с	0,01 м/с
Компоненты скорости ветра - X, Y, Z	-5050 м/с	0,01 м/с
Направление ветра	0360°	0,4°
Температура	-30°+50°С	0,01°С
Таймер	0,00425 Гц

Газоанализатор 2 стандарта Licor 7500 (Изготовитель - фирма Licor, США) позволяет измерять пульсации концентраций водяного пара и углекислого газа в атмосфере с частотой до 20 Гц. Диапазоны и погрешности его измерений представлен в таблице 3.

Таблица 3
Параметр	Диапазон	погрешность
Концентрации углекислого газа	0117 ммол/м3	0,004 ммол/м3
Концентрации водяного пара	02340 ммол/м3	0,18 ммол/м3
Температура	-30°+85°С	0,02°С
Давление	15-115 кПа	1.5%

Возможно использование других типов элементов 1 и 2 с аналогичными амплитудно-частотными характеристиками (АЧХ), представленными в таблицах 2 и 3.. Измерительные головки 1.1 и 2.1 элементов 1 и 2 присоединены кабелями длиной до пяти метров к блоку 3 обработки сигнала. Блок 3 имеет в своем составе микроконтроллер 3.1, который обеспечивает управление излучателями и приемниками анемометра 1, синхронизацию частот анемометра 1 и газоанализатора 2, регистрацию сигналов измерительных головок элементов 1 и 2, преобразование их в цифровую форму, расчет трех компонент скорости ветра и температуры, расчет концентраций углекислого газа и водяного пара, расчет и накопление средних статистических параметров (интервал осреднения составляет 10-30 мин), сохранение всех полученных параметров в памяти. Так же в блок 3 входит 8-канальный интегральный аналого-цифровой преобразователь 3.2 и интерфейсные схемы 3.3 для передачи цифрового сигнала по длинному кабелю. Кроме того, блок 3 выполняет функции логгера, обеспечивая обмен с управляющим компьютером 4, входящему в состав комплекса, по интерфейсу RS232C, гарантируя при этом передачу данных без потерь, прием и отработку команд для настройки режимов работы измерительных элементов 1 и 2. Питание блока 3 обеспечивается через блок 5 питания 24 Вт. Блок 5 питания построен по стандартной трансформаторной схеме с диодным мостом. В качестве стабилизаторов выходного напряжения используются интегральные стабилизаторы 7812 и 7912. Блок 3 по управляющим и сигнальным входам/выходам соединен через интерфейсную линию 6 связи с управляющим компьютером 4. Линия 6 связи выполнена кабельной и/или беспроводной. При первом варианте исполнения от компьютера 4 к блоку 3 линии 6 включает кабельные соединения - кабель питания (+24В) и кабель данных для передачи сигнала в цифровом виде в стандарте интерфейса RS232C. Длина кабелей составляет 100 м для обеспечения работы в различных погодных условиях. При втором варианте исполнения линия 6 предназначена для передачи цифровых сигналов по радиоканалу. Для решения данной задачи используются два адаптера ВТ-0240 RS232 (стандарт BlueTooth). Адаптер ВТ-0240 RS232, используя свойства беспроводной технологии, служит для замены кабельного соединения компьютера и периферийного устройства с интерфейсом RS232. В стандарте Bluetooth v1.1. передача осуществляется посредством радиосигнала на частоте от 2,4 до 2,4865 ГГц, не требуется лицензирования; скорость передачи данных от 9600 до 230400 бод; выходная мощность по радиоканалу - в соответствии с классом 1, типичное значение 13 дБ; антенна встроенная; максимальное расстояние передачи сигнала - до 100 м на прямой видимости (зависит от конкретных условий); чувствительность приемника не менее 88 дБ; питание 7,5 В постоянного напряжения, от адаптера 220 В. Может использоваться при температуре окружающей среды от 0 до 60°С и влажности от 5 до 90% (недопустимо образование конденсата), габаритные размеры 81×54×21 мм. Перед подключением адаптеров необходимо настроить их для работы в паре друг с другом.

Описание в динамике. Работа автоматизированного комплекса для регистрации и обработки данных микрометеорологических измерений проводилась в период опытных испытаний в приземном слое атмосферы на основе измерений углеродного обмена в морях Восточной Арктики. Измерения турбулентных потоков тепла, влаги и углекислого газа проводились в центральном бассейне Арктики и в морях Арктического шельфа в летне-осенний период в 2005-2009 г.г. как с борта ледокола «Капитан Драницын», так и с гидрографических судов. Отдельная серия измерений была проведена непосредственно со льда. Аппаратура находилась на баке судна на выносе, высота измерений 8 метров. При работах на льду высота измерений составляла 2 метра. Газоанализатор 2 размещался рядом с акустическим анемометром 1, но ниже него. При этом головка газоанализатора 2 размещалась под наклоном 15° чтобы минимизировать радиационные эффекты. Его данные синхронизировались с данными анемометра 1 и использовались для вычисления турбулентных потоков тепла, импульса, влаги и углекислого газа с помощью программного обеспечения с учетом всех требуемых коррекций в формулах 1. Для диагностики качества прямых измерений проводился спектральный анализ измеряемых величин. На фиг.3 показан пример спектров изменяемых величин при измерении со льда. Из фиг.3 видно, что в высокочастотной части спектры подчиняются закону 5/3. На фиг.4 представлены диаграммы пульсации углекислого газа, водяного пара и вертикальной скорости ветра. Отрицательные корреляции концентрации газов подтверждает и спектральная обработка сигналов (фиг.5). Потоки углекислого газа и водяного пара имеют разный знак. На рисунке фиг.6 показаны характерные формы коспектров для положительных потоков углекислого газа. В данном случае использовалось 30-минутное осреднение. На фиг.5 представлен коспектр вертикальной скорости ветра с концентрациями углекислого газа и водяного пара и с температурой. На фиг.6 коспектры вертикальной скорости ветра и концентраций углекислого газа и водяного пара при положительном потоке углекислого газа. В таблице 4 представлены результаты измерений характеристик энергообмена, полученные со стационарной мачты на морском льду 11 сентября 2005 года, то есть в конце арктического лета, когда фотосинтетическая активность резко понижается. Измерения проводились в районе северной оконечности Северной Земли. Поверхность моря была покрыта остаточным однолетним льдом со снегом, сплоченностью 9 баллов, торосистостью 1 балл (средняя высота торосов 0.5 м). Со стороны натекания воздушного потока имелась гряда торосов. Во время этих измерений наблюдалась положительная стратификация атмосферы, близкая к нейтральной. Как видно из таблицы, потоки тепла и влаги малы, поток тепла направлен к поверхности. Наблюдаемые потоки (поглощение атмосферного СO₂ льдом) СО₂ и их вариации были незначительны, (-0.5±0.2) ммол/(м² день) - в данном случае лед препятствовал не только энергообмену, но и газообмену. При усилении устойчивости атмосферы поток углекислого газа стремился к нулю. Интересно, что прямые измерения турбулентного газобмена морского льда и атмосферы в районе мыса Барроу (Чукотское море) в начале летнего периода, когда наблюдается весенне-летний пик фотосинтетической активности, показали более высокие абсолютные величины потоков СO₂-направленных в основном из атмосферы в лед-морскую воду 1.2-2.4 ммол/(м² день) [Semiletov et al, 2004]. Предполагается, что это объясняется процессами фотосинтеза в рассолах льда и в подледной воде. Отметим, что в этой работе использовался микрометеорологический и камерно-динамический методы определения потоков СО₂. Этот результат свидетельствует о том, что акватория Чукотского моря может быть более значимым стоком для атмосферного по сравнению с оценками выполненными только для безледного периода [Pipko et al, 2002]. Из этого следует, что для реалистичной оценки роли СЛО в региональном балансе атмосферного CO₂ требуется проведение прямых измерений потоков СО₂ в различных характерных районах СЛО, как над открытыми акваториями, так и над акваториями покрытыми различными типами морского льда. Характеристики энерго- и газообмена на ледовой станции (Уровень измерений - 2 метра) представлены в таблице 4.

Таблица 4
Время (GMT)	V м/c	D град	f%	Т возд °С	Т пов °С	FCO2 ммол/(м2 сек)
6:40-9:30	5.6	87	92	0.1	-0.5	-6·10 -5
Н Вт/м2	LE Вт/м2		u* м/с	Т* °С	z/L	z0м
-4	1.9	0.066	0.226	0.247	0.008	1·10-4
				CD	СH	CE
1.9	2.4	1.0	2.0	1.6·10 -3	1.9·10 -3	2.64·10 -3

В таблице 4 обозначены:

V - скорость ветра на уровне измерений; D - направление ветра; f - влажность воздуха на уровне измерений; Т возд °C - температура воздуха на уровне измерений; Т пов °C - температура поверхности; Н - поток явного тепла; LE - поток скрытого тепла (поток влажности); - поток импульса; u_* - динамическая скорость ветра; T_* - масштаб температуры; z/L - параметр устойчивости, z - высота измерений, L - масштаб Монина-Обухова; z₀ - параметр шероховатости; _u - стандартное отклонение компоненты и горизонтальной скорости ветра; - стандартное отклонение компоненты горизонтальной скорости ветра; _w - стандартное отклонение вертикальной скорости ветра, _t - стандартное отклонение температуры; C _D - коэффициент сопротивления; С_Н - коэффициент обмена для потока явного тепла; С_Е - коэффициент обмена для потока скрытого тепла.

На рисунке 8 представлено распределение значений потоков СО₂ на полигонах в различные годы. Опытные измерения проводились, в основном, над открытой водой. Средняя температура воздуха во время всего периода работ была близка к 0°С, скорость ветра изменялась в диапазоне 5-10 м/с. На большей части акватории океан поглощал СО₂ из атмосферы, что может быть следствием повышения абсобционной емкости воды вызванного осенним охлажением, и/или остаточной фотосинтетической активностью. Поток меняет знак в восточной части полигона, где отмечается значительное падение солености и увеличение поверхностной температуры, что свидетельствует о присутствии речных вод, которые как правило перенасыщены по СО ₂ относительно атмосферы /22, 23/. Этот факт подтверждают и спутниковые данные о температуре поверхности в регионе и концентрации хлорофилла, а также измерения солености, проведенные в то же время в дельте Лены, которые показывают язык пресных вод, уходящий в район измерений. Надо льдом поток отрицателен и близок к 0 ммол/(м² день). Положительные аномалии в Восточно-Сибирском море и проливе Вилькитского могут быть связаны с наличием речного стока. А увеличение поглощения СО₂ из атмосферы в море Лаптевых, возможно, объясняется влиянием снежниц на газообмен /24/. Увеличение поглощения углекислого газа в снежницах подтверждается и измерениями на ледовых станциях (фиг.9). Наибольшая концентрация снежниц наблюдалась на первой станции. Рядом с измерительным полигоном на второй станции присутствовало замерзающее разводье, которое, напротив, отдавало CO₂ в атмосферу. Средний поток углекислого газа по измерениям на ледовых станциях в центральных районах Арктики в 2006 году представлен на фиг.10. По непосредственным измерениям над снежницей и замерзающим разводьем получился поток F = 0.64 µmmol/м²с с разводья и F = -0.52 µmmol/м ²с со снежницы.

Техническая применимость. Полезная модель разработана на уровне опытного образца и опытных ее испытаний. Проведенные испытания даже на примере относительно небольшого района показывают чувствительность разработанной полезной модели и обнаружение разнообразия локальных газообменных процессов в морях Арктики. Результаты прямых измерений потоков хорошо согласуются с результатами предыдущих исследований выполненных в этом регионе другими методами. Это свидетельствует о повышении точности измерений предложенного комплекса и уменьшении ошибок микрометеорологических измерений в приземных слоях атмосферы.

Источники информации:

1. Smith S.D. Eddy flux measurement over lake Ontario// Boundary-layer meteorol., 1974, v.6, p.235-255.

2. Волков Ю.А., Репина И.А. Влияние структуры подстилающей поверхности в полярных районах на энергообмен атмосферы и океана. // В сб. «Поверхностные и внутренние волны в арктических морях» под ред. И.В.Лавренова и Е.Г.Морозова. Спб, Гидрометеоиздат, 2002, гл. 11, стр.189-206.

3. Волков Ю.А., Копров Б.М. К методике измерения турбулентных потоков тепла, влаги и количества движения с борта судна// в сб. "Тропэкс-72", Л., Гидрометеоиздат, 1974, с.313-318.

4. Baldocchi D., E. Falge, L. Gu, R. Olson, D. HoUinger, S. Running, P. Anthoni, C. Bemhofer, K. Davis, R. Evans, J. Fuentes, A. Goldstein, G. Katul, B. Law, X. Lee, Y. Malhi, T. Meyers, W. Munger, W. Oechel, U. K. T. Paw, K. Pilegaard, H.P.Schmid, R. Valentini, S. Verma, T. Vesala, K. Wilson, and Wofsy S. FLUXNET: a new tool to study the temporal and spatial variability of ecosystem-scale carbon dioxide, water vapor and energy flux densities, BulL Am. Meteorol. Soc, 2001, 82, 2415-2434.

5. Andreas E.A., Rachel E.G., Makshtas A.P. Parameterizing turbulent exchange over sea ice: the ice station Weddell results // Boundary-Layer Meteorol. 2005 114:439-460.

6. Baldocchi D. Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide exchange rates of ecosystems: past, present and future. // Global Change Biology. 2003. P.479-492.

7. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. "Наука", Год: 1 ч. - 1965, 2 ч. - 1967, Страниц: 1 ч. - 640, 2 ч. 720.

8. Kaimal J.C., Gairon J.E. Another look at sonic thermomerer, Boundary layer meteorol., 1991, v.56, p.401-410.

9. Бовшеверов В.М., Гурвич А.С., Цванг Л.Р. Прямые измерения турбулентного потока тепла в приземном слое атмосферы // ДАН СССР, 1959, 125, 6, стр.5-10.

10. Бовшеверов В.М., Гурвич А.С., Мордухович М.И., Цванг Л.Р. Приборы для измерений пульсаций температуры и скорости ветра и для статистического анализа результатов измерений / В сб. «Атмосферная турбулентность». Труды института физики атмосферы, 4, 1962, стр.21-30.

11. Kaimal J.C. and Businger J.A. A Continuous Wave Sonic Anemometer-Thermometer // J. Appl. Meteorol., 1963, 2, 156-164.

12. Mitsuta Y. Sonic anemometer-thermometer for atmospheric turbulence measurements. // in "Flow - Its Measurement and Control in Science and Industry", 1974, 1, (Instrument Society of America), p.341-347

13. Mitsuta Y. Sonic Anemometer-Thermometer for General Use. // Journal of Meteorology Society, 1966, 44, p.12-24

14. Foken, Т. and Oncley, S.P. Results of the workshop 'Instrumental and methodical problems of land surface flux measurements' // Bulletin of the American Meteorological Society, 1995, 76: 1191-1193.

1. Автоматизированный комплекс для регистрации и обработки данных микрометеорологических измерений в приземном слое атмосферы, характеризующийся тем, что он включает акустический термоанемометр и газоанализатор, измерительные головки которых установлены на выносе или на стреле и соединены кабелями с блоком обработки сигналов, соединенным по управляющим сигналам и сигналам измерений через интерфейсную линию связи с управляющим компьютером.

2. Автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что блок обработки сигналов выполнен с возможностью управления излучателями и приемниками анемометра, синхронизации частот анемометра и газоанализатора, регистрации сигналов измерений, преобразования их в цифровую форму, расчета трех компонент скорости ветра и температуры, расчета концентраций углекислого газа и водяного пара, расчета и накопления средних статистических параметров измерений и содержит микроконтроллер типа PIG16C63A, соединенный через аналого-цифровой преобразователь типа AD7890-10 с шиной подключения кабелей измерительных головок и через цифровой адаптер - с интерфейсной линией связи для соединения с управляющим компьютером.

3. Автоматизированный комплекс по п.1, отличающийся тем, что интерфейсная линия связи выполнена кабельной с интерфейсом RS232 или беспроводной стандарта BlueTooth.