黑河流域地表过程综合观测网的运行、维护与数据质量控制

doi:10.18402/resci.2020.10.14

资源科学 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (10): 1975-1986.doi: 10.18402/resci.2020.10.14

黑河流域地表过程综合观测网的运行、维护与数据质量控制

徐自为¹(), 刘绍民¹, 车涛², 张阳², 任志国², 吴阿丹², 谭俊磊², 朱忠礼¹, 徐同仁¹, 马焘³

1. 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,地理科学学部,北京 100875
2. 中国科学院西北生态环境资源研究院,兰州 730000
3. 中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心,廊坊 065000

收稿日期:2020-05-12 修回日期:2020-07-18 出版日期:2020-10-25 发布日期:2020-12-25
作者简介:徐自为,男,吉林梨树人,博士,高级工程师,主要研究方向为地表水热通量的观测与分析。E-mail: xuzw@bnu.edu.cn
基金资助:
黑河流域自然资源要素综合观测试点项目(DD20208065);国家自然科学基金项目(41771364);自然资源要素综合观测数据集成与应用服务项目(DD20208067)

Operation and maintenance and data quality control of the Heihe integrated observatory network

XU Ziwei¹(), LIU Shaomin¹, CHE Tao², ZHANG Yang², REN Zhiguo², WU Adan², TAN Junlei², ZHU Zhongli¹, XU Tongren¹, MA Tao³

1. State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology, Faculty of Geographical Science, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
2. Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, CAS, Lanzhou 730000, China
3. Langfang Natural Resources Comprehensive Survey Center, China Geological Survey, Langfang 065000, China

Received:2020-05-12 Revised:2020-07-18 Online:2020-10-25 Published:2020-12-25

摘要/Abstract

摘要：

当前,以全球、区域（流域）为单元建立分布式的观测网已成为陆地表层系统观测的主流方向,而良好的运行与维护、严格的数据质量控制是获取高质量观测数据的前提。本文以中国第二大内陆河黑河流域为例,概述了黑河流域地表过程综合观测网的相关情况,总结了该观测网的运行与维护以及数据质量控制的研究进展,主要包括：日-旬-月-年尺度的运行与维护流程,由仪器比对与标定、数据处理、筛选与审核等构成的数据质量控制流程等。以2018年3个超级站为例展示了观测数据成果,并介绍了黑河流域地表过程综合观测网的成效。本文的研究成果将对“丝绸之路经济带”上许多相近内陆河流域的野外观测与数据质量控制等工作起到借鉴作用。

关键词: 流域观测网, 运行与维护, 数据质量控制, 黑河流域, 超级站, 普通站

Abstract:

Distributed observatory network connects global and regional field sites, which is one of the prerequisites in earth surface processes observation. It is a priori to keep proper operation and maintenance, and perform strict data quality control for obtaining high-quality observation data. The current study took the Heihe River Basin (HRB), the second largest endorheic basin in China, as an example to introduce the research progress of the site maintenance and data quality control of the Heihe integrated observatory networks. The introduction of the operation and maintenance procedure covers daily, 10-day, monthly, and annual time intervals; while the data quality control process consists of instrument comparison and calibration, data processing, screening and checking, among others. Taking three superstations as an example, the observation data in 2018 are presented. Finally, the achievements of the Heihe integrated observatory network are introduced. The results can serve as a reference for the field observation and data quality control of the endorheic basins along the “Silk Road Economic Belt”.

Key words: watershed observatory network, operation and maintenance, data quality control, Heihe River Basin, super station, ordinary station

徐自为, 刘绍民, 车涛, 张阳, 任志国, 吴阿丹, 谭俊磊, 朱忠礼, 徐同仁, 马焘. 黑河流域地表过程综合观测网的运行、维护与数据质量控制[J]. 资源科学, 2020, 42(10): 1975-1986.

XU Ziwei, LIU Shaomin, CHE Tao, ZHANG Yang, REN Zhiguo, WU Adan, TAN Junlei, ZHU Zhongli, XU Tongren, MA Tao. Operation and maintenance and data quality control of the Heihe integrated observatory network[J]. Resources Science, 2020, 42(10): 1975-1986.

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参考文献 36

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序号	站点名称	经度/°E	纬度/°N	高程/m	位置	站点类型	观测期	植被类型
1	景阳岭站	101.12	37.84	3750	上游	普通站	2013.8—	高寒草甸
2	峨堡站	100.92	37.95	3294	上游	普通站	2013.6—2016.10	高寒草甸
3	黄草沟站	100.73	38.00	3137	上游	普通站	2013.6—2015.4	高寒草甸
4	阿柔阳坡站	100.52	38.09	3529	上游	普通站	2013.8—2015.8	高寒草甸
5	阿柔超级站	100.46	38.05	3033	上游	超级站	2008.1—	亚高山山地草甸
6	阿柔阴坡站	100.41	37.98	3536	上游	普通站	2013.8—2015.8	高寒草甸
7	垭口站	100.24	38.01	4148	上游	普通站	2013.12—	高寒草甸
8	黄藏寺站	100.19	38.23	2612	上游	普通站	2013.6—2015.4	小麦
9	大沙龙站	98.94	38.84	3739	上游	普通站	2013.8—	沼泽化高寒草甸
10	关滩站	100.25	38.54	2835	上游	普通站	2018.1—2012.4	青海云杉
11	花寨子站	100.32	38.77	1731	中游	普通站	2012.6—	盐爪爪荒漠
12	神沙窝站	100.49	38.79	1594	中游	普通站	2012.6—2015.4	沙地
13	黑河遥感站	100.48	38.83	1560	中游	普通站	2014.8—	草地
14	张掖湿地站	100.45	38.98	1460	中游	普通站	2012.6—	芦苇
15	大满超级站	100.37	38.86	1556	中游	超级站	2012.5—	玉米
16	盈科站	100.41	38.86	1519	中游	普通站	2018.1—2012.4	玉米
17	巴吉滩站	100.30	38.92	1562	中游	普通站	2012.5—2015.4	红砂荒漠
18	混合林站	101.13	41.99	874	下游	普通站	2013.7—	胡杨和柽柳
19	农田站	101.13	42.00	875	下游	普通站	2013.7—2015.11	瓜地
20	四道桥超级站	101.14	42.00	873	下游	超级站	2013.7—	柽柳
21	裸地站	101.13	42.00	878	下游	普通站	2013.7—2016.3	裸地
22	胡杨林站	101.12	41.99	876	下游	普通站	2013.7—2016.4	胡杨
23	荒漠站	100.99	42.11	1054	下游	普通站	2015.4—	红砂荒漠

观测设备	观测要素
气象要素梯度观测系统	30~40 m塔,包括6/7层空气温湿度、风速/风向和CO₂/水汽浓度梯度、气压、降水量、四分量辐射、光合有效辐射、红外地表温度、土壤温湿度廓线（上游：16/17层土壤湿度/温度,埋深至3.2 m;中游：8/9层土壤温度/湿度,埋深至1.6 m;下游：9/10层土壤湿度/温度,埋深至2 m）、土壤热通量、平均土壤温度、土壤水势和导热率（6层,埋深至1.2 m,上游阿柔超级站）等
自动气象站	10 m塔,包括空气温湿度、风速/风向、气压、降水量、四分量辐射、光合有效辐射、红外地表温度、土壤温湿度廓线（7/8层土壤温度/湿度,上游埋深至1.6 m,中、下游埋深至1 m,其中混合林站的埋深至2.4 m）、土壤热通量等
积雪自身物理属性观测仪器	伽马射线雪水当量仪、积雪属性分析仪（雪深、密度和湿度）以及全球导航卫星系统的积雪观测系统（雪深）等
积雪的物质和能量交换过程观测仪器	积雪物质与能量交换过程的观测仪器包括国际上标准的双栅式对比用标准雨量计（降雪量）、涡动相关系统（雪升华）、风吹雪粒子测量仪等

站点	到达时间	离开时间	整体描述	下垫面状况	株高/m	物候期	是否灌溉（如是记录灌溉时间）	耕作措施	仪器工作状况	备注
大满	15:05	15:30	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	玉米,无明显变化	0.10	出苗期	否	无	良好,标定涡动
花寨子	16:30	16:50	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	盐爪爪,无明显变化	0.15	返青	否	无	良好,标定涡动	调试物候相机
湿地	9:30	11:30	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	芦苇,水深约0.5 m	0.60	萌动期	否	无	良好,标定涡动	调试物候相机
黑河遥感站	16:30	17:30	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	杂草,无明显变化	0.10	返青	否	无	良好
四道桥	9:10	15:00	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	柽柳,草甸,无明显变化	3.00	萌芽	否	无	良好,标定涡动	更换6层二维风
混合林	16:00	19:30	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	胡杨&柽柳,无明显变化	15.00	展叶	否	无	良好,标定涡动	调试物候相机
荒漠	9:20	12:30	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	红砂,无明显变化	—	—	否	无	良好,标定涡动	调试物候相机
阿柔	9:10	11:50	多云,仪器完整,塔体无倾斜。	草甸,无明显变化	0.20	返青	否	无	良好,标定涡动
景阳岭	14:30	15:30	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	草甸,无明显变化	—	返青	否	无	良好,标定涡动
垭口	9:30	11:20	晴,仪器完整, 塔体无倾斜。	草甸,有积雪	—	—	否	无	四分量辐射仪有问题,标定涡动	有积雪
大沙龙	11:10	12:20	雾,仪器完整, 塔体无倾斜。	草甸,无明显变化	—	返青	否	无	良好,标定涡动

日程	路线	路程/km
第一天	兰州—张掖,大满站,花寨子荒漠站	585
第二天	巴吉滩戈壁站,张掖湿地站,神沙窝沙漠站,黑河遥感站	110
第三天	张掖—额济纳旗	590
第四天	四道桥站,混合林站,胡杨林站,裸地站,耕地站,荒漠站	50
第五天	额济纳旗—张掖	590
第六天	张掖—祁连县,阿柔站	210
第七天	大沙龙站,垭口站,黄藏寺站	500
第八天	阿柔阴坡站,阿柔阳坡站	100
第九天	黄草沟站,峨堡站,景阳岭站,张掖	230
第十天	张掖—兰州	505
合计		3470

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Operation and maintenance and data quality control of the Heihe integrated observatory network

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