SUSTRA风蚀观测系统
SUSTRA(Suspension Sediment Trap)*初由德国风蚀研究项目(German Wind Erosion Reserch Project)研制(Kuntze and Beinhauer, 1989),并由德国UGT生产成为风蚀观测的专业仪器设备,用于监测自然界的风沙运动趋势和土壤风蚀作用、土壤沙化与荒漠化监测、土壤有机质(SOC)剥蚀等
SUSTRA风蚀观测系统带有自动风向控制的沙尘采集系统,收集随风扬起的沙尘,并即时通过电子天平对收集到的沙尘进行称重,数据采集器自动记录收集沙尘的时间和采集的沙尘量(电子天平称重获得),同时利用外接的气象单元,同步监测记录风蚀过程中的风速、风向、温湿度和太阳辐射等气象因子。
SUSTRA风蚀观测系统具有如下特点:
- 自动记录风蚀沉淀物侵蚀的起始时间、强度以及沉淀物随时间变化的累计量
- 记录相关过程中的气象参数如风速、风向、温湿度、雨量、辐射、土壤水分与土壤温度等
- 通过选配Sedimat土壤粒径分析仪,可以分析风蚀物的粒径分布及与风速等环境因子的关系
- 自动风向控制、自动采集沙尘和土壤颗粒、自动采集记录数据
- 采集粒径范围为中等到细的沙尘(medium-to-fine sand fraction),采集效率达80%
配置方案
- 基本配置:为SUSTRA风蚀观测主机,包括、自动风蚀沉淀物收集器、数据采集器及野外精确称重天平等
- 建议选配:四向沙尘通量监测采集筒,以采集监测沙尘通量(单位为毫克每天每平米);或选配降尘率监测采集筒,用于被动采集风蚀沙尘并计算降尘率(毫克每天每平方米),可以选配多个以监测风蚀空间异质性
3.
建议选配:垂直梯度MWAC风蚀采集系统,以采集不同梯度的沙尘,标准配置为4个梯度
- 建议选配:梯度风蚀专业气象站(国产):标准配置包括3层风速风向、2层空气温湿度、2层土壤温度和土壤水分、雨量筒
- 选配:自动气象观测站,包括风速、风向、温湿度、雨量、辐射、大气压等
- 选配:地下水位计,用于监测地下水位
- 选配:Sedimat土壤粒径分析系统
技术指标:
- 测量间隔:5 mins;RAM内存容量:可连续监测80天(5min时间间隔)
- 测量范围:0-1200g,测量精度:0.1g;
- 进风口:内径50mm,高度23cm,通过调节称重箱的埋深,可以调节进风口离地面的高度;
- 四向沙尘通量监测采集筒:4个1000ml采集筒,1.6m高,符合英国标准BS1747Pt5,重量约14kg;
- 降尘率采集筒:阳极电镀铝采集筒,直径227mm,5000ml采集瓶,重量约8kg
- MWAC梯度风蚀采集系统:采集瓶进气口和出气口内径7.5mm,容量100ml
- 梯度风蚀专业气象站:
- 风速:测量范围0~60m/s ,分辨率0.1 m/s,精度±3%
- 风向:测量范围0~360 ,分辨率1, 精度±3
- 降雨传感器:翻斗式雨量筒,测量范围0~4mm/min,精度4%,分辨率0.1mm
- 土壤水分传感器:测量范围0~100%,精度2%,分辨率0.1%
- 土壤温度传感器:测量范围-40~+80℃,精度±0.2℃
- 自动气象观测站:
- 翻斗式雨量计:采样面积:200 cm² (WMO世界气象组织标准);分辨率:0.1mm (相当于1次翻斗的量);每翻斗雨量:2 cm³;尺寸:直径 190 mm,高度 395 mm
- 总辐射传感器:测量范围:0-1400 W m-2;响应时间:< 18 s for 95% of end value;测量精度:10 µV/Wm-2;光谱范围:0.3—2.8 µm;误差范围:< 2.5%
- 净辐射传感器:测量范围:-300—+1000 W m-2;响应时间:< 20 s for 90% of end value;测量精度:10 µV/Wm-2;光谱范围:0.3—60 µm;误差范围:< 2.5%
- 风速传感器:测量精度:1% (±0.1m s-1);测量分辨率:0.25 m s-1
- 风向传感器:测量范围:0—355°;分辨率: 0.3°
- 空气温湿度传感器:湿度测量范围:0—100 % (± 4 %);温度测量范围:-30~+70°C +/- 0.1 K,分辨率:0.1°C (PT100探头,0.3°C)
- 压力传感器(温度补偿):测量范围:1) 945—1055 kPa;2)895—1005 kPa;3)915—1025 kPa;4)865—995 kPa;适用温度:-40—+60°C;精度:±1.5 kPa
产地:德国
重要参考文献:
- Funk. R, Skidmore, E. L. Hagen, L.J. 2004. Comparison of wind erosion measurements in Germany with simulated soil losses by WEPS. Environmental modeling & software, 19: 177-183
- Goossens, D. and Offer, Z.Y. 2000. Wind tunnel and field calibration of six aeolian dust samplers, Atmospheric Environment, 34 (7), 1043-1057.
- Janssen, W., 1991. Prognostische Beschreibung eines Transportprofils bei Winderosion auf einem Ackerboden. Mitt. Dt. Bodenkundl. Ges. 65, 33–36.
- Kuntze, H., Beinhauer, R.T., Tetzlaff, G., 1989. Quantifizierung der Bodenerosion durch Wind. Mitt. Dt. Bodenkundl. Ges. 59/II, 1089–1094.