渦動觀測系統(tǒng)，采用渦動協(xié)方差原理，是一種微氣象學的測量方法，利用快速響應的傳感器來測量大氣—下墊面間的物質交換和能量交換。是一種直接測算通量的標準方法,是測定生態(tài)系統(tǒng)物質、能量交換通量的關鍵技術。由于測量方式和原理不同，渦動觀測系統(tǒng)分為開路渦動觀測系統(tǒng)和閉路渦動觀測系統(tǒng)。
渦動觀測系統(tǒng)可以測量能量通量（顯熱通量、潛熱通量、動量通量）和物質通量（CO2 / H2O / CH4 / N2O）以及一些空氣動力學參數等,主要應用于邊界層理論研究、大氣擴散、能量收支研究、水分等物質收支等眾多領域。
通量觀測適用于森林、草地、農田、沙漠、城市、水域等各種下墊面環(huán)境，被廣泛應用于中科院、林科院、氣象局、海洋局及各科研領域對區(qū)域碳、水循環(huán)過程的研究；做為測算生態(tài)系統(tǒng)與大氣間物質和能量交換信息的有效手段，為分析地圈-生物圈-大氣圈的相互作用提供重要的數據基礎，為大尺度、長期和連續(xù)的科學研究提供支撐。
一、 測量原理
渦動通量觀測系統(tǒng)主要有三維風速及氣體密度高頻測定單元、供電單元、數據采集單元組成。三維風速及氣體密度高頻測定單元用來測量三維風速（Ux、Uy、Uz）、虛溫（Ts）、氣體密度（CO2和H2O）。數據采集、存儲及傳輸單元是核心采集處理單元，采集氣體分析儀輸出的濃度數據（CO2和H2O）、三維超聲風速儀輸出的三維風數據（Ux，Uy，Uz），超聲虛溫數據（Ts）、聲速（c）以及系統(tǒng)中其它輔助觀測數據，并將原始10HZ數據存儲到CF卡中；同時對原始數據做在線通量全修正計算，直接輸出可用于科研目的的高質量通量數據，并將通量數據存儲到CF卡中。另外可將數據通過有線/無線的方式遠程發(fā)送至數據中心。
二、OPEC3000 開路渦動通量觀測系統(tǒng)
系統(tǒng)核心設備采用美國Campbell公司生產的IRGASON，此產品是集成了三維風速與氣體密度高頻分析儀（CO2/H2O）于一體的高精度傳感器，可同時測定CO2/H2O在空氣中的摩爾密度＼三維風速和超聲虛溫。
產品特點：
一體化設計：紅外分析儀于超聲風速共測同一空間，避免傳感器分離導致不到一個氣團的問題，提高同步性；
干擾性低：緊湊流體設計，減少了對風的擾動和器身及散熱效應；
功耗降低：非加熱設計，在降低能耗的同時，避免了對被測流體的熱力學影響；
細節(jié)優(yōu)化：采用光學補償技術，消除因窗口輕度污染導致的數據偏差，窗口斜角設計，避免積水；
智能化軟件：可在線計算大氣邊界層的動量＼感熱＼CO2\H2O通量；
遠程訪問：多站點可實現GPS校時＼組網管理＼數據遠程監(jiān)控傳輸＼參數實時調整；
應用領域：農業(yè)＼草地＼森林＼荒漠＼極地＼湖泊＼海洋
三、 Easy Flux_DL
EasyFlux_DL軟件是基于CSI數據采集器開發(fā)的一款嵌入式智能渦動相關在線處理軟件。以數據采集器為依托，軟件具有數據采集、分析、計算、存儲和傳輸等功能；通過3G等無線通訊，用戶可直接遠程獲得最終用于科研的通量數據；并可實現站點組網，遠程訪問下載數據、設置站點參數等功能。適用于渦動通量研究領域。
EasyFlux_DL智能軟件用于自動計算大氣邊界層的動量、感熱、CO2、H2O通量；數據采集器是系統(tǒng)的核心，實現系統(tǒng)控制，傳感器測量，數據存儲，數據處理并輸出的整個過程；下面的流程圖解釋了在數據采集器內部，數據采集，處理的整個流程；流程包含野點剔除、最大協(xié)方差找延時、坐標旋轉、 頻率訂正、超聲溫度訂正（SND）、 WPL訂正、源區(qū)計算、數據質量等級劃分。
支持的儀器及傳感器
要求
EC150 開路式CO2/H2O氣體分析儀，帶CSAT3A三維超聲風速儀
IRGASON 一體式開路式CO2/H2O 氣體分析儀和三維超聲風速儀
FW05、FW1 或FW3 微絲熱電偶
HC2A-S3 或HMP155A 空氣溫濕度
CNR4、NR01 或NR-LITE2 凈輻射儀
CS300 或LI200X 總輻射計
PQS1、LI190SB 光量子傳感器
SI-111 紅外溫度傳感器
TE525MM 翻斗式雨量筒
TCAV 土壤平均溫度探頭（數量可多達2 個）
CS616 或CS650 土壤含水量探頭（數量可多達2 個）
HFP01 或HFP01SC 土壤熱通量板（數量可多達4 個）
主要的修正及處理步驟
野點去除和過濾10 Hz 原始數據：綜合使用三維超聲風速儀和氣體分析儀的診斷值、信號強度和測量閾值;
坐標旋轉：可選兩次旋轉 (Tanner and Thurtell, 1969)，或平面擬合 (Wilczak, 2001)
變量同步：通過計算CO2 和H2O 通量的最大值來把CO2和H2O 測值與三維風速測值分別進行同步 (Horst andLenschow, 2009; Foken et al, 2012)，并加入額外約束來保證同步使其合理。
頻譜修正：使用普遍使用的頻譜修正方法，包括協(xié)譜訂正 (Moore, 1986; Dijk, 2002; Moncrieff et al, 1989)、傳輸函數用于時段平均訂正 (Kaimal et al, 1989)、測量路徑/ 體
積平均 (Moore 1986; Moncrieff et al, 1997; Foken et al, 2012;Dijk, 2002)、時間常數 (Montgomery, 1947; Shapland et al,2014; Geankoplis, 1993) 以及傳感器空間分離訂正 (Horst andLenschow, 2009; Foken et al, 2012)
SND 修正： 應用改進的SND 訂正方法 (Schotanus et al.,1983)，并遵循Van Dijk (2002) 所列出的完成方案概要，從超聲顯熱通量推導顯熱通量。另外，如果使用了我們所提供的FW05、FW1 或FW3，也可從之計算得到直接測得的*修正的顯熱通量
空氣密度波動修正：應用WPL 方程 (Webb et al., 1980)數據質量分級：依據Foken et al (2012)，綜合穩(wěn)態(tài)條件、下墊面湍流特征值和風向來計算數據質量分級
足跡評估： 使用Kljun et al. (2004) 或Kormann andMeixner (2001) 來計算足跡特征
能量閉合：如果使用了能量平衡傳感器，可以通過綜合能量平衡測量、修正的顯熱通量和潛熱通量來計算能量閉合度
EasyFlux_DL與Eddy Pro的CO2 通量對比曲線
EasyFlux-DL 計算得到的修正后的CO2 通量值與未修正的CO2 通量值相比較，站點在灌溉的苜蓿地，在苜蓿收割之后不久所觀測，數據持續(xù)一周。
