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自然生态系统极易受到气候变化的影响而发生不可逆的破坏，如全球变暖、极端气候灾害的频繁发生，导致森林、草原、湿地、湖泊、冰原等脆弱性生态系统的退化。应对气候变化，开发、保护和改善气候生态环境，实现生态环境的可持续发展， 需要建立长期自动观测并提供准确性观测数据的气候生态环境监测系统。
一．什么是气候生态系统？
生态系统是人类生存和发展的基本条件，保护和建设好生态和环境，实现人类与生态、环境的协调发展，是我国现代化建设中必须始终坚持的一项基本方针。
我国代表性的生态体统主要包括：农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、海洋生态系统、荒漠生态系统和城市生态系统。 |
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二、系统需求及特点 |
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随着生态环境保护工作的不断扩大，对生态环境监测技术的需求也越来越多。生态系统监测是气候系统观测的重要组成部分。进行生态系统监测的目的是通过对大气、水、土壤、气候及其生物状况等进行同步、长期的监测，获取生态系统的综合信息，向国家和社会各部门提供综合生态系统资料，为开发研制我国生态系统预警、预报业务系统提供基础数据，为发展天气、气候模式提供基础物理参数，为开展气候变化与生态系统影响评价、农业气象服务等业务提供支持。突出的系统需求来源于几个方面：
A、对农田生态状况的监测，要选择具有代表性的水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜等农田生态系统，开展对大气要素、作物要素、土壤要素、水文要素、农业气象灾害的动态观测。
B、森林生态监测主要是选择具有代表性的东北、西南等森林生态系统，带开展森林群落结构、森林生长状况、凋落物等森林生物因子的监测，森林土壤物理和化学特征要素的监测，林内小气候、大气成分及水环境因子的监测，森林生物多样性及森林气象灾害和病虫害的监测。
C、草地生态监测主要是在我国有代表性的华北、西北和青藏高原等草原开展草地生态系统监测，包括大气要素、作物要素、土壤要素、水文要素、草地气象灾害等的动态监测和生物多样性等生物因子的监测。
D、湿地生态监测主要针对有代表性的黑龙江扎龙、海南红树林以及青海湖、三峡水库、云南抚仙湖等的湿地生态系统开展湿地水体物理和化学要素的监测，湿地植物种类、生物多样性项目的监测，湿地土壤成分、径流量及水位的监测，湿地气象灾害等项目的监测。
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三、系统设计方案 |
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生态环境监测工作首先要解决4个问题，即：要有明确的生态环境监测目的；要有科学可行的生态环境监测计划；要有正确统一的监测方法、监测手段、固定时间和质量保证措施；要有分析评价监测数据的科学方法。
新时期的环境监测工作的目的是要以区域环境质量监测为主，同时做好污染源监测、环境应急监测和重大环境污染问题的研究性监测。现在要说清楚区域环境质量状况，就必须用现代化的监测技术从宏观上、全面上、多手段上和多因子上对区域环境进行监测。体系所包含的监测领域如下图所示。
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四、系统在设计上遵循以下原则 |
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A、长期性
系统监测的核心是在长期运行的基础上反映该地区各类型生态环境的变化，地基生态环境监测系统要求能连续长时间地工作，重要事件应有预案和备份，保证在各种情况下能够没有遗漏地处理各类型生态环境数据。
B、稳定、可靠性
系统运行的稳定性、可靠性也是一个基本原则。采用优良的硬件、软件产品和合理优化的系统解决方案，是保障系统稳定性和可靠性的前提条件，相应的选择技术实力雄厚、社会信誉高、可持续发展生命力强的开发单位是保障系统运行稳定性和可靠性的重要条件。
C、前瞻性
系统应充分考虑监测不断变化增加的需要：数据是本系统中最重要的基础，也是系统生命力所在，数据管理是一个不断更新的过程，因此充分满足系统不断更新和扩充的需要，是保证系统持续长久生命力的关键。
D、可扩展性
系统应充分考虑业务发展的需要：本系统面临的业务有一个不断变化的过程，系统在功能设计时必须考虑为业务的变化留有余地。系统必须具有较强的可扩展性和对需求变化的自适应能力，以适应业务管理内容和工作流程变化造成的系统需求的变化。
E、系统性与规范化
为了确保系统的基础性，必须建立统一的标准和共同遵守的规范，使系统产品?监测数据能为政府各部门及社会各行各业所接受和使用。
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五、Huatron气候生态监测系统设计方案 |
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1、大气环境观测 |
| 大气环境观测主要针对平原、高山、海岛、荒漠等各类代表性地表环境的气象与环境资料进行观测，通过常规观测和梯度观测等手段，对大气平均特征和湍流特征以及生态环境感热、潜热通量等进行直接测量，为生态环境中能量、辐射、多种物质交换、阻尼和扰动的观测和研究提供精准的数据支持。 |
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监测内容：
空气温度、相对湿度、风向风速、大气压力、降水；
分层（风向、风速）+ 单层（温度、湿度）+ 扩展（降水、
总辐射、紫外辐射、能见度、天气现象等）
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推荐站型：CAMS620-HM气象观测站
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| CAMS620-HM气象观测站是专为观测采集平原、高山、海岛、荒漠等各类代表性地表环境的气象环境数据而设计的全天候自动监测设备。分为遥测站和自动站，以满足气象、水文、航空、环境、国防和科研等领域的需要。 |
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| 推荐站型：CAMS620-GS梯度观测站 |
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| CAMS620-GS梯度观测站是针对各要素垂直空间分布测量而设计的高精度气象监测设备，它能对大气平均特征和湍流特征进行直接测量，实现对不同下垫面的边界层能量、辐射、多种物质交换、阻尼和扰动的观测和研究。CAMS620-GS梯度观测站可以广泛应用于通量观测、风能观测、环境观测等三个主流应用领域。 |
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2、辐射观测 |
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辐射环境观测是主要通过长期采集测量太阳辐射以及与之相关联的微气象数据，通过监测数据的变化，直观的反映出太阳辐射热平衡以及收支平衡数据变化，为生态环境中的蒸发、植物的蒸腾，水循环研究提供重要的参考依据，同时还可为天气和气象学研究、家庭和工业太阳能技术的发展提供直接依据。 |
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| 测量要素： 太阳总辐射、直接辐射、散射辐射、反射辐射、净辐射、长波辐射、分光谱辐射及光合有效辐射、紫外辐射、微气象 |
| 推荐站型：CAMS620-SP辐射观测站 |
| CAMS620-SP辐射观测站是由CAMS620嵌入式数采系统和华创风云集团(HUATRON)的高精度辐射传感器，如太阳总辐射、直接辐射、散射辐射、反射辐射、净辐射、长波辐射、分光谱辐射及光合有效辐射等，按各种类型的来太阳辐射能量数据测量目标的系统组合。可广泛应用于太阳能研究、气象、环境、海洋、农业生态、建筑材料等领域。 |
| 推荐仪器：ASP30全自动太阳辐射仪 |
| ASP30太阳辐射监测仪是一款全自动、多通道全功能（总辐射、直接辐射、分光谱、辐射计、太阳能功率、空气温湿度、表面温度、微气象条件）、太阳能供电、适合无人值守的太阳辐射监测仪器。 | |
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3、通量观测 |
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通量观测是针对生态系统碳通量、水气通量以及热通量进行观测观测，从而获得各种陆地生态系统和大气之间CO2，H2O等物质的传输和能量交换相关数据，为土壤、植被、大气之间的物质、能量交换模型提供一种直接验证手段，为全球气候变化研究提供有效的通量观测数据。 |
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| 监测内容：三维风、二氧化碳浓度、水汽浓度、空气温湿度、土壤湿度梯度差值、地下水位、土壤含水率 |
| 推荐站型：CAMS620-EC通量观测站 |
| CAMS620-EC通量观测站直接测定观测区域的三维风、二氧化碳浓度、水汽浓度及湿度温度，从而获得各种陆地生态系统和大气之间CO2，H2O等物质的传输和能量交换相关数据，为土壤-植被-大气之间的物质、能量交换模型提供一种直接验证手段，为全球气候变化研究提供有效的通量观测数据。 |
| 推荐站型：CAMS620-EC涵养水源站 |
| CAMS620-EC涵养水源站是针对湿地涵养水源变化而设计的一种全天候连续监测的自动监测站。通过对湿地典型区域4-8层土壤温湿度、地下水位等关键因素进行长期连续监测，获取土壤湿度梯度差值、地下水位、土壤含水率等监测数据，为湿地涵养水源蓄水功能以及水源地径流调节功能评价提供数据依据。 |
| 推荐站型：CAMS620-EC涡度通量站 |
CAMS620-EC通量观测站直接测定观测区域的三维风、二氧化碳浓度、水汽浓度及湿度温度，从而获得各种陆地生态系统和大气之间CO2，H2O等物质的传输和能量交换相关数据，为土壤、植被、大气之间的物质、能量交换模型提供一种直接验证手段，为全球气候变化研究提供有效的通量观测数据。
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4、水环境监测 |
| 水环境观测主要针对湿地、森林、草地、湖泊、冰原等生态环境中的水文、水质等进行长期连续监测，为保护和改善生态水环境研究提供重要的参考依据。 |
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| 监测要素：水位、水位、水质、流速、流量 |
| 推荐站型：MAWS805-WQ水质监测站 |
| MAWS805-WQ水质监测站是专为观测及采集地表水、地下水、水源水、饮用水、污水排放口、海洋江河、溪流、水源地、湿地、水产养殖等各种领域水体的水质而设计的一款在线式水质连续监测记录设备。MAWS805-WQ水质监测站可无人值守、长期连续在线监测记录，并且整体性能丝毫不会受监测环境的盐碱度、污染程度等各类恶劣环境的影响。 |
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| 推荐站型：MAWS805-WL水位监测站 |
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| MAWS805-WL水位监测站是一款无人值守、太阳能供电、GPRS通信、可长期连续在恶劣环境下工作的地表水位监测预警站，依靠其高可靠性和采集与通信集成一体化的特点，MAWS805-WL水位监测站可广泛应用于水位监测（江河、积水）、水利监测与发电、湿地生态、气象水文、公共安全等领域。 |
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5、生态环境监测 |
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生态环境监测站对生态保护区内的风速风向、降雨量、空气温湿度、土壤水分等环境因子的监测。为气候生态环境监测服务提供科学依据。 |
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| 监测要素：负氧离子、紫外线、日照、光合有效、太阳总辐射、降水、风向、风速等 |
| 推荐站型：CAMS620-CS生态环境站 |
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CAMS620-CS生态环境站是华创风云集团针对环境持续恶化而开发的一种全天候连续监测的自动监测站，使我国一些地区的生态环境得到了有效保护和改善。
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| 推荐设备：PS32雨滴谱监测仪 |
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PS32雨滴谱监测仪是一款采用激光遥测技术对降水过程进行分析、记录的全自动监测设备，可对各种降水过程(毛毛雨、小雨、大雨、冰雹、雪花、雪粒、雨夹雪等)进行精确测量。经过统计降水粒子在速度和粒径上的分布(雨滴谱)，计算各种降雨类型的强度、总量，还可给出降水过程中雷达反射率等。PS32雨滴谱监测仪通过一个快速的数字化信号处理器完成数据获取和存储，测量的基本参数为降水的粒径和速度，由此推导出粒径分布、降水量、消光系数、降水动能和降水类型等数据。 |
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