近地层通量观测系统采集数据文件格.docx
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近地层通量观测系统采集数据文件格
近地边界层通量观测系统采集数据文件格式
（2006.10.25）
近地边界层通量观测主要包括近地边界层大气温度、风、湿度、辐射、气压、降水量、蒸发量、土壤温度、土壤湿度、土壤热通量、地下水位、物质通量（水汽、碳通量）观测及热量、动量通量等要素观测，以此来获取不同代表性下垫面区域上大气边界层的动力、热力结构，多圈层相互作用过程中各种能量收支、物质交换等的综合信息。
近地边界层通量观测系统采集数据文件包括由数据采集器处理后，通过终端计算机处理软件直接存储到计算机硬盘中的数据文件。
数据文件分为湍流观测、梯度观测和风能观测三大类，其中湍流观测数据文件包括两类：
一类是用来计算通量的高频原始数据（一般10Hz），用于后期做各种数据运算和处理；另一类是数据采集器在线计算得到的通量，以及计算通量运算中所需要的各种统计量，还包括能量平衡中常规传感器的测量结果。
梯度观测数据除满足《地面气象观测规范》的要求外，同时需满足用于近地面边界层能量收支平衡的分析处理。
风能观测数据是利用通量观测系统而获取除梯度观测资料以外的风资料，它也可以作为梯度观测资料的补充。
1组成
近地边界层通量观测系统采集数据文件由以下文件组成：
分类
文件名称
内容
湍流观测
PBL_FLUX_O_IIiii_YYYYMMDDHH.TXT
逐时高频采样数据文件，每站每时一个
PBL_FLUX_S_IIiii_YYYYMM.TXT
全月逐日每半小时通量数据文件，每站每月一个
梯度观测
PBL_VG_M_IIiii_YYYYMMDD.TXT
梯度观测分钟数据文件，每站每日一个
PBL_VG_FT_IIiii_YYYYMM.TXT
全月逐日每半小时梯度观测要素值，每站每月一个
风能观测
PBL_WE_USO_IIiii_YYYYMMDDHH.TXT
通量观测系统中用于风能观测的三维超声风温仪采集得到的高频采样（10Hz）的数据文件，每站每时一个
PBL_WE_USM_IIiii_YYYYMMDD.TXT
通量观测系统中用于风能观测的三维超声风温仪统计得到的每10分钟平均值的数据文件，每站每日一个
PBL_WE_M_IIiii_YYYYMMDD.TXT
通量观测系统中用于风能观测的每日逐分钟风资料数据文件，每站每日一个
PBL_WE_FT_IIiii_YYYYMM.TXT
通量观测系统中用于风能观测的全月逐日逐小时风资料数据文件，每站每月一个
2湍流观测数据文件
2.1高频采样数据文件
高频采样数据文件是指通过三维超声风温仪、红外H20/CO2分析仪采集得到的高频采样（10Hz）的数据文件。
文件名为PBL_FLUX_O_IIiii_YYYYMMDDHH.TXT，其中PBL表示近地边界层观测，FLUX表示通量类，O表示原始观测数据，IIiii为区站号；YYYY为年份，MM为月份，DD为日期，HH为时（01～24时），月、日、时不足两位时，前面补“0”，TXT为固定编码，表示此文件为ASCII格式。
⑴该文件每站每时次一个，采用定长的随机文件记录方式写入，每一条记录77个字节，记录尾用回车换行结束，ASCII字符写入，每个要素值高位不足补空格。
⑵该文件的数据从采集器的存储卡（CF卡等）导入，每30分钟导入一次。
⑶文件按北京时计时，以北京时20时为日界，每小时从00分的0.1秒开始，60分00秒结束。
⑷文件的第1条记录为本站基本参数，内容及分配方式如下表：
：
序号
参数
字长
序号
参数
字长
1.
区站号
5字节
7.
三维超声风温仪距地（湖、海）面高度
5字节
2.
年
4字节
8.
红外H20/CO2分析仪距地（湖、海）面高度
5字节
3.
月
2字节
9.
气压传感器拔海高度
7字节
4.
日
2字节
10.
采集器型号
10字节
5.
时
2字节
11.
保留
10字节，用“-”填充
6.
铁塔所在位置经度
7字节
12.
版本号
5字节
7.
铁塔所在位置纬度
6字节
13.
回车换行
2字节
8.
梯度塔所处地（湖、海）面拔海高度
7字节
存储规定：
①经度和纬度按度分秒存放，经度的度为3位，分和秒均为2位，高位不足补“0”，如经度109度02分03秒存“1090203”；纬度的度为2位，分和秒均为2位，高位不足补“0”，如北纬32度02分03秒存“320203”。
②梯度塔所处地（湖、海）面拔海高度和传感器距地（湖、海）面高度或拔海高度：
以米为单位，保留1位小数。
③采集器型号：
10个半角字符，若型号超长，只取主要型号予以标识。
④版本号：
以便版本升级和功能扩展，本次为V1.00。
⑸该文件中每0.1秒为一条记录，每分钟600条记录，每小时36000条记录。
记录号的计算为：
N=m60+int（s）10+（s-int（s））10+1
式中，N：
记录号；m：
分，s：
秒。
文件第1条后的每一条记录，存10个要素的采集值，以ASCII字符写入，每个要素或变量的长度及顺序分配如下表：
序号
要素或变量名
字长
单位
说明
1.
时分秒（北京时）
10字节
格式：
hh:
mm:
ss.s
2.
数据记录
3.
水平风速（x轴）
9字节
m·s-1
整数2位，小数5位，小数点1位，当为负值时前面加“-”号
4.
水平风速（y轴）
9字节
m·s-1
整数2位，小数5位，小数点1位，当为负值时前面加“-”号
5.
垂向风速（z轴）
9字节
m·s-1
整数2位，小数5位，小数点1位，当为负值时前面加“-”号
6.
二氧化碳绝对密度
8字节
mg·m-3
整数4位，小数3位，小数点1位
7.
水蒸汽绝对密度
8字节
g·m-3
整数3位，小数4位，小数点1位
8.
超声虚温
8字节
℃
整数2位，小数4位，小数点1位，当为负值时前面加“-”号
9.
本站气压
7字节
hPa
整数4位，小数2位，小数点1位
10.
诊断值1
1字节
指示系统和各传感器运行状态
11.
诊断值2
12.
诊断值3
13.
回车换行
2字节
存储规定：
①“时分秒”作为记录识别标志用，时分各两位，高位不足补“0”，秒为4位，取1位小数，时分秒之间用“:
”分隔，如“01:
08:
00.1”。
②各要素或变量的位数不足时，高位用空格补齐。
③若要素或变量缺测，则均应按约定的字长，每个字节位均存入一个“/”字符。
2.2通量数据文件
通量数据文件是指数据采集器通过用涡动协方差方法在线计算得到的通量，以及计算中所需要的各种统计量和能量平衡中常规传感器的测量结果的数据文件。
文件名为PBL_FLUX_S_IIiii_YYYYMM.TXT，其中PBL表示近地边界层观测，FLUX表示通量类，S表示统计值，IIiii为区站号；YYYY为年份，MM为月份，不足两位时，前面补“0”，TXT为固定编码，表示此文件为ASCII格式。
⑴该文件每站每月一个，采用定长的随机文件记录方式写入，每一条记录436个字节，记录尾用回车换行结束，ASCII字符写入。
⑵该文件的数据从采集器读入，每30分钟写入一次。
⑶文件按北京时计时，以北京时20时为日界，每日北京时的上一日20时后开始，至北京时当日的20时结束。
⑷文件的第1条记录为本站基本参数，内容及分配方式如下表：
序号
参数
字长
序号
参数
字长
1.
区站号
5字节
10.
采集器型号标识
10字节
2.
年
4字节
11.
三维超声风温仪型号
8字节
3.
月
2字节
12.
红外H20/CO2分析仪型号
8字节
4.
铁塔所在位置经度
7字节
13.
地表植被状况编码
1字节
5.
铁塔所在位置纬度
6字节
14.
植被高度
4字节
6.
梯度塔所处地（湖、海）面拔海高度
6字节
15.
保留
354字节，用“-”填充
7.
三维超声风温仪距地（湖、海）面高度
5字节
16.
版本号
5字节
8.
红外H20/CO2分析仪距地（湖、海）面高度
5字节
17.
回车换行
2字节
9.
气压传感器拔海高度
6字节
存储规定：
①经度和纬度按度分秒存放，经度的度为3位，分和秒均为2位，高位不足补“0”，如经度109度02分03秒存“1090203”；纬度的度为2位，分和秒均为2位，高位不足补“0”，如北纬32度02分03秒存“320203”。
②梯度塔所处地（湖、海）面拔海高度、传感器距地（湖、海）面或拔海高度和植被高度：
以米为单位，保留1位小数。
无植被时，植被高度填0.0。
③采集器型号：
10个半角字符，若型号超长，只取主要型号予以标识。
④三维超声风温仪和红外H20/CO2分析仪型号：
8个半角字符，若型号超长，只取主要型号予以标识。
⑤地表植被状况按如下情况编码：
植被状况
沙漠
戈壁
草原
农田
森林
水面
洋面
自然草坪
编码
0
1
2
3
4
5
6
7
⑥版本号：
以便版本升级和功能扩展，本次为V1.00。
⑸该文件中每30分钟、整点一条记录，每小时2条记录，每日48条记录。
记录号的计算为：
N=D48+（H-20）2+int（m/30）+1
式中，N：
记录号；D：
北京时日期，对于北京时的上月最后一天的21时～24时D取0；H：
北京时，m：
分。
如每月1日第2条记录应为北京时的上月最后一天的20时30分的数据，这时N=2，如4日23时，则N=199。
文件第1条后的每一条记录，存62个要素的统计值，以ASCII字符写入，每个要素的长度及顺序分配如下表：
序号
要素名
字长
单位
说明
1.
年月日时分（北京时）
16字节
格式：
YYYY-MM-DDhh:
mm
2.
经过WPL变换的二氧化碳通量
8字节
mg·m-2·s-1
必须有小数点，为负值时前面加“-”号，位数不足时低位补“0”
3.
经过WPL变换的潜热通量
8字节
w·m-2
同上
4.
用超声虚温计算得到的显热通量
8字节
w·m-2
同上
5.
动量通量
8字节
kg·m-1·s-2
同上
6.
摩擦风速
8字节
m·s-1
必须有小数点，位数不足时低位补“0”
7.
未经过WPL修正的二氧化碳通量
8字节
mg·m-2·s-1
必须有小数点，为负值时前面加“-”号，位数不足时低位补“0”
8.
未经过WPL修正的潜热通量
8字节
w·m-2
同上
9.
二氧化碳通量WPL变换的潜热修正项
8字节
mg·m-2·s-1
同上
10.
二氧化碳通量WPL变换的显热修正项
8字节
mg·m-2·s-1
同上
11.
潜热通量WPL变换的潜热修正项
8字节
w·m-2
同上
12.
潜热通量WPL变换的显热修正项
8字节
w·m-2
同上
13.
垂直风速Uz的方差
8字节
（m·s-1）2
必须有小数点，位数不足时低位补“0”
14.
垂直风速Uz和水平风速Ux的协方差
8字节
（m·s-1）2
必须有小数点，为负值时前面加“-”号，位数不足时低位补“0”
15.
垂直风速Uz和水平风速Uy的协方差
8字节
（m·s-1）2
同上
16.
垂直风速和二氧化碳密度的协方差
8字节
mg·m-2·s-1
同上
17.
垂直风速Uz和水蒸汽密度的协方差
8字节
g·m-2·s-1
同上
18.
垂直风速Uz和超声虚温的协方差
8字节
m·℃·s-1
同上
19.
水平风速Ux的方差
8字节
（m·s-1）2
必须有小数点，位数不足时低位补“0”
20.
水平风速Ux和Uy的协方差
8字节
（m·s-1）2
必须有小数点，为负值时前面加“-”号，位数不足时低位补“0”
21.
水平风速Ux和二氧化碳密度的协方差
8字节
mg·m-2·s-1
同上
22.
水平风速Ux和水蒸汽密度的协方差
8字节
g·m-2·s-1
同上
23.
水平风速Ux和超声虚温的协方差
8字节
m·℃·s-1
同上
24.
水平风速Uy的方差
8字节
（m·s-1）2
必须有小数点，位数不足时低位补“0”
25.
水平风速Uy和二氧化碳密度的协方差
8字节
mg·m-2·s-1
必须有小数点，为负值时前面加“-”号，位数不足时低位补“0”
26.
水平风速Uy和水蒸汽密度的协方差
8字节
g·m-2·s-1
同上
27.
水平风速Uy和超声虚温的协方差
8字节
m·℃·s-1
同上
28.
二氧化碳密度的方差
8字节
（mg·m-3）2
必须有小数点，位数不足时低位补“0”
29.
水蒸汽密度的方差
8字节
（g·m-3）2
同上
30.
超声虚温的方差
8字节
℃2
同上
31.
水平风速Ux均值
7字节
m·s-1
同上
32.
水平风速Uy均值
7字节
m·s-1
同上
33.
垂直风速Uz均值
7字节
m·s-1
同上
34.
二氧化碳密度均值
7字节
mg·m-3
必须有小数点，位数不足时低位补“0”
35.
水蒸汽密度均值
7字节
g·m-3
同上
36.
超声虚温均值
7字节
℃
同上
37.
本站气压均值
7字节
hPa
同上
38.
空气密度均值
7字节
kg·m-3
同上
39.
由同高度上气温和湿度计算得到的水汽密度均值
7字节
g·m-3
同上
40.
由同高度上气温计算得到的空气温度均值
7字节
℃
必须有小数点，为负值时前面加“-”号，位数不足时低位补“0”
41.
由同高度上相对湿度计算得到的空气相对湿度均值
7字节
%
必须有小数点，位数不足时低位补“0”
42.
由同高度上气温和湿度计算得到的水汽压均值
7字节
hPa
同上
43.
平均水平风速
7字节
m·s-1
同上
44.
矢量合成水平风速
7字节
m·s-1
同上
45.
罗盘坐标系下的风向方位角
7字节
°
同上
46.
合成风向的标准偏差
7字节
°
必须有小数点，为负值时前面加“-”号，位数不足时低位补“0”
47.
协方差计算中有效样本总数
7字节
取整数，位数不足时高位补空
48.
超声风传感器警告的总次数
7字节
同上
49.
H2O/CO2分析仪警告的总次数
5字节
同上
50.
超声风传感器虚温温度差警告总次数
5字节
同上
51.
超声风传感器信号锁定警告总次数
5字节
同上
52.
超声风传感器信号放大高警告总次数
5字节
同上
53.
超声风传感器信号放大低警告总次数
5字节
同上
54.
H2O/CO2分析仪断路器警告总次数
5字节
同上
55.
H2O/CO2分析仪检测器警告总次数
5字节
同上
56.
H2O/CO2分析仪相位锁定循环
5字节
同上
57.
H2O/CO2分析仪同步警告总次数
5字节
同上
58.
H2O/CO2分析仪AGC均值
0字节
同上
59.
超声风传感器警告的总次数
5字节
同上
60.
H2O/CO2分析仪警告的总次数
3字节
同上
61.
电池电压均值
4字节
取1位小数，位数不足高位补空
62.
面板温度均值
5字节
同上
63.
回车换行
2字节
存储规定：
①“年月日时分”作为记录识别标志用，格式为YYYY-MM-DDhh:
mm，月日时分高位不足补“0”。
②若要素缺测，则均应按约定的字长，每个字节位均存入一个“/”字符。
3梯度观测数据文件
3.1梯度观测分钟数据文件
梯度观测分钟数据文件是指用于计算各种湍流通量而测得的垂直分布的各气象要素的分钟值的数据文件。
文件名为PBL_VG_M_IIiii_YYYYMMDD.TXT，其中PBL表示近地边界层观测，VG表示垂直梯度的观测数据，M表示分钟数据，IIiii为区站号；YYYY为年份，MM为月份，DD为日期，月、日不足两位时，前面补“0”，TXT为固定编码，表示此文件为ASCII格式。
⑴该文件每站每日一个，采用定长的随机文件记录方式写入，每一条记录220个字节，记录尾用回车换行结束，ASCII字符写入，每个要素值高位不足补空格。
⑵该文件的数据从采集器每分钟写入。
第一次生成时应进行初始化，初始化的过程是：
首先检测该文件是否存在，如无当日分钟数据文件，则生成该文件，要素位置一律存相应长度的“-”字符（即减号）。
⑶文件按北京时计时，以北京时20时为日界，每日从前一日的20时01分开始，当日20时结束，每小时从01分开始，60分结束。
⑷文件的第1条记录为本站基本参数，内容及分配方式如下表：
：
序号
参数
字长
序号
参数
字长
1.
区站号
5字节
10.
第3层距地（湖、海）面高度
5字节
2.
年
4字节
11.
第4层距地（湖、海）面高度
5字节
3.
月
2字节
12.
第5层距地（湖、海）面高度
5字节
4.
日
2字节
13.
向下辐射传感器距地（湖、海）面高度
5字节
5.
铁塔所在位置经度
7字节
14.
光合有效辐射传感器距地（湖、海）面高度
5字节
6.
铁塔所在位置纬度
6字节
15.
红外地面温度传感器距地面高度
5字节
7.
梯度塔所处地（湖、海）面拔海高度
6字节
16.
保留
141字节，用“-”填充
8.
第1层距地（湖、海）面高度
7字节
17.
版本号
5字节
9.
第2层距地（湖、海）面高度
5字节
18.
回车换行
2字节
存储规定：
①经度和纬度按度分秒存放，经度的度为3位，分和秒均为2位，高位不足补“0”，如经度109度02分03秒存“1090203”；纬度的度为2位，分和秒均为2位，高位不足补“0”，如北纬32度02分03秒存“320203”。
②梯度塔所处地（湖、海）面拔海高度、各层梯度和传感器距地（湖、海）面高度：
以米为单位，保留1位小数。
③版本号：
以便版本升级和功能扩展，本次为V1.00。
⑸该文件中每分钟为一条记录，每小时60条记录。
记录号的计算为：
当HHMM>2000时，N=（h-20）60+m+1；
当HHMM≤2000时，N=（h+4）60+m+1
式中，N：
记录号；h：
时，m：
分。
文件第1条后的每一条记录，存58个要素的采集值，以ASCII字符写入，每个要素的长度及顺序分配如下表：
序号
要素
字长
单位
说明
1.
时分（北京时）
5字节
格式：
hh:
mm
2.
数据记录
3.
向下短波辐射（总辐射）辐照度
4字节
W·m-2
取整数，位数不足高位补空
4.
向上短波辐射辐照度
4字节
W·m-2
同上
5.
向下长波辐射辐照度
4字节
W·m-2
同上
6.
向下长波辐射传感器腔件温度
4字节
℃
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空，为负值时前面加“-”号
7.
向上长波辐射辐照度
4字节
W·m-2
取整数，位数不足高位补空
8.
向上长波辐射传感器腔件温度
4字节
℃
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空，为负值时前面加“-”号
9.
光合有效辐射辐照度
4字节
W·m-2
取整数，位数不足高位补空
10.
地面温度（红外）
4字节
℃
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空，为负值时前面加“-”号
11.
5cm地温
4字节
℃
同上
12.
10cm地温
4字节
℃
同上
13.
15cm地温
4字节
℃
同上
14.
20cm地温
4字节
℃
同上
15.
40cm地温
4字节
℃
同上
16.
10cm土壤体积含水量
4字节
%
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空
17.
20cm土壤体积含水量
4字节
%
同上
18.
50cm土壤体积含水量
4字节
%
同上
19.
100cm土壤体积含水量
4字节
%
同上
20.
180cm土壤体积含水量
4字节
%
同上
21.
土壤热通量1
4字节
W·m-2
取整数，位数不足高位补空
22.
土壤热通量2
4字节
W·m-2
同上
23.
土壤热通量3
4字节
W·m-2
同上
24.
第1层高度1分钟平均风速
4字节
m·s-1
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空
25.
第1层高度10分钟平均风速
4字节
m·s-1
同上
26.
第1层高度极大风速
4字节
m·s-1
同上
27.
第2层高度1分钟平均风速
4字节
m·s-1
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空
28.
第2层高度10分钟平均风速
4字节
m·s-1
同上
29.
第2层高度极大风速
4字节
m·s-1
同上
30.
10米高度1分钟平均风速
4字节
m·s-1
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空
31.
10米高度1分钟平均风向
3字节
°
取整数，高位不足补空
32.
10米高度10分钟平均风速
4字节
m·s-1
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空
33.
10米高度10分钟平均风向
3字节
°
时、分各两位，位数不足，高位补“0”
34.
10米高度极大风速
4字节
m·s-1
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空
35.
10米高度极大风速的风向
3字节
°
取整数，高位不足补空
36.
第4层高度1分钟平均风速
4字节
m·s-1
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空
37.
第4层高度10分钟平均风速
4字节
m·s-1
同上
38.
第4层高度极大风速
4字节
m·s-1
同上
39.
第5层高度1分钟平均风速
4字节
m·s-1
1位小数，存储时扩大10倍，位数不足高位补空
40.
第5层高度10分钟平均风速
4字节
m·s-1
同上
41.
第5层高度极大风速
4字节
m·s-1
同上
42.
第1层
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