梯度气象观测系统
系统概述
梯度观测系统包括风温湿梯度观测、辐射收支观测及土壤观测等。采用慢响应传感器，可以应用于空气动力学法、能量平衡、物质平衡等，根据实验的目的进行具体的组合或数据分析。
梯度观测,旨在准确认识大气温度特征,加强对物质或水分循环的认识。梯度系统可以设置高度不同的气象观测塔，通过小气候自动观测系统测量多层风、空气温湿度、土壤水分、土壤温度等信息。
梯度监测站可对地面生态环境及多种气象要素如温湿度、风速风向、辐射等，进行定时自动采集、计算、处理、显示、存储和通讯，提高了观测效率，有效减轻观测人员的野外工作。
梯度观测系统不仅能对能量平衡及物质能量传输方面进行研究，而且由于不同下垫面植被对温度、湿度、风速、辐射、光的分布造成的影响，使得梯度观测系统对垂直方向的水汽通量、热通量及痕量元素通量的研究显得尤为显著。
系统各层传感器架设高度的选择
1、农田或草地下垫面：
以农田或草地下垫面为主的区域，小气候要素的变化在垂直梯度上远大于水平梯度，因此在布设时，观测高度和深度的确定非常关键，观测层次地上从1层、2层到4层，甚至7至8层，观测高度一般不超过40米，地下3至4层至植物根部。
2、森林下垫面：
由于森林冠层下方有反梯度扩散的情况，树木的立地条件、冠层结构和冠层高度、郁闭度的大小以及次冠层和灌木或草的覆盖情况设计上均有不同，通常在冠层下设置1到3层，林冠上方设置2到4层，可能需要几个数采器共同完成。根据国际通量网的推荐和必测常规项目，GM3000系统的梯度观测需要包括风、温度、湿度、辐射、CO2浓度以及土壤的温度、水分等。需要特别注意的是观测塔的高度需要至少冠层高度的1.5倍。
3、梯度观测系统组成：
Ø 多层层空气温湿度；
Ø 多层温度传感器；
Ø 多层风速传感器和一层风向传感器；
Ø 一层四分量净辐射和一层光合有效辐射，安装在冠层上方1.5～2m处；反射辐射及杆式光量子可选；
Ø 地表温度和冠层温度；
Ø 多层土壤温度；
Ø 多层土壤水分；
Ø 土壤热通量板；
Ø 土壤热平衡探头；
梯度站由CR3000数据采集器和一些传感器等组成。CR3000数据采集器起数据采集、运算、存贮、控制等功能。HMP155是空气温度/相对湿度传感器，地表的能量主要来自于太阳辐射，因此系统中还有一些辐射传感器，其中CNR4是净辐射传感器，HFP01热通量板测量土壤储热。
风速/风向传感器选用010C/020C，这两种传感器为启动风速低、精度高，是获得高质量数据的重要保证。
辐射收支测量系统配置了一个四分量净辐射表CNR4或采用更高精度的CMP21和CGR4组合高精度净辐射传感器，测量研究区的太阳辐射收支及净辐射能量（包括短波和长波）收支情况。辐射能量与土壤热通量、开路涡动协方差所测的显热/潜热一起，构成了一个完整的能量平衡系统，能量平衡的闭合程度是检验开路涡动协方差观测数据质量的一个重要参考方面。
