我们作为产品经理在 Picarro 要做的最有趣的事情之一就是花时间和客户一起去现场，了解他们如何使用我们的分析仪。通过这种方式，我们可以亲身体验在偏远地区进行户外科学活动的挑战 - 比如应对令人不快的野生动物的挑战。研究温室气体在环境中的通量绝对是要求具有充分户外研究经验的领域之一。所谓通量，我们指的是研究某一环境或地点中气体浓度（如甲烷、二氧化碳等）的变化，并利用这些变化深入了解生态系统行为、气候变化或我们的科学家客户密切关注的其它领域。

　　我和 Picarro 温室气体（GHG）分析仪工程师 David Langsam 在本周有机会陪同 Picarro 的合作伙伴和客户 - 来自麦迪逊威斯康星大学的 Ankur Desai 博士 前往位于威斯康辛州北部的两个研究塔，全面体验通量研究工作。我们参观的两个点分别是位于威斯康辛州帕克佛斯市的 WLEF 塔及其附近的 Willow Creek 通量塔。把仪器放在塔上的目的是测量和关联各种各样的参数在空气中的变化。WLEF 是一个高 447 米的电视塔，美国国家海洋和大气管理局、美国林务局和威斯康星大学麦迪逊分校利用该塔监测包括二氧化碳、甲烷和六氟化硫以及稳定同位素比率（碳 12、碳 13、氧 16和氧 18）在内的 60 多种分子和风速风向、湿度、温度和日照强度等大量气象参数。Willow Creek 观测点的塔高 30 米，配备的设备专门用于研究生态碳通量。Willow Creek 观测点的主要研究人员来自威斯康星大学、明尼苏达大学和宾夕法尼亚州立大学。这两个观测点也是 AmeriFlux 的一部分，属于 FLUXNET 协调的全球通量网络中 250 多个通量观测站点中的两个。FLUXNET 是一个国际组织，其在通量研究方面的地位相当于联合国。

　　那么通量塔是什么？问得好。这里详细描述一下什么是通量塔。通量塔在生态系统和大气研究中起着关键作用。生态学家、大气科学家、水文学家、气象学家和其他专家将通量塔作为收集用于他们研究的、深入的、本地、时间序列数据的核心部件。通量测量的目的是为了回答在关注区域内生物圈和大气之间有多少能量和质量交换的问题。塔的高度决定了关注区域的地理和地理空间的大小。这种判断称为“取程”。塔越高，取程越大，但在较高的高度测量会失去空间分辨率。虽然短塔可以提供很多详细的信息，但研究人员需要相当多的塔和设备来测量一个指定区域。通量研究很复杂，因为必须要在这些竞争原则中找到一种平衡，同时考虑无数的生态、环境和气象因素，还要尽量减少对生态系统的干扰。Ankur 的研究集中在我们在 Picarro 经常思考的主题上。他的一些研究关注领域包括：
•    土地覆盖变化、复杂地形、森林管理和干扰活动如何调节二氧化碳、水汽和甲烷在生态系统和大气之间的交换？
•    全球气候和生态系统模型能否充分解释复杂地区的区域性碳交换？
•    土壤湿度和土地覆盖的变化什么时候会影响大气边界层、水文循环动态、云的形成和降水？

　　我们和 Ankur 一同前往 WLEF 塔，去协助我们的全新通量分析仪的安装测试，这台分析仪具有多项简洁的功能。分析仪每秒可测量 10 次二氧化碳、甲醛和水的浓度（是的，也就是每秒进行 30 次浓度测量！）。它会自动将测量结果与 3-D 声波风速计测定的风速和风向数据同步。对来自不同仪器的数据进行同步对于建立复杂生态系统行为的精确模型至关重要。如果同步工作以手动方式进行，则将是一项费时又困难的任务，而且由于通量测量所使用的数据速率高且仪器种类繁多，又使这项任务尤其棘手。新增的将浓度与风速快速匹配的功能有助于加快总体数据分析时间，同时减少出错率。利用观测塔中的这台分析仪，Ankur 将收集浓度数据，并将其纳入他的微气象模型中，最终（我们希望）用于他发表的研究成果中。

　　从 WLEF 到 Willow Creek 的仅仅 30 分钟车程内，我们就看到了这两座塔周围生态系统的明显差异。如此短的距离内景观的变化无疑突出了其中的复杂性，以及设立更多的观测塔和进行更多测量的必要性。根据动植物、地形、天气和许多其它因素，每个生态系统都有自己独特的相互作用，而这一切则会导致迥然不同的碳通量。尽管全球有数百座观测塔，但地球的绝大部分却并没有进入通量塔的测量范围。这使得将通量测量成功扩展到区域和全球规模，以便用于遥感器的建模和验证，成为一项具有挑战性的工作。如何使用在不同地点进行的通量测量，估算一个地区的碳通量？制作精确的全球模型需要多精细的观测台网格？唯一明确的答案是 - 我们需要比现有多得多的通量塔投入运行。

　　参观完这些观测点后，我和 David 一致认为，至少可以说，测量全球碳通量似乎是一项艰巨的任务。那些令人不快的野生动物都是什么？那些是指扁虱。有很多扁虱。至少有十几只想搭我和大卫的便车回加利福尼亚，结果在回机场的路上被我们毫不客气地从车窗扔了出去。我想这是科学家工作的一部分吧。