森林气象站：森林微气候实时感知

森林气象站：森林微气候实时感知【TH-SL10】森林气象站作为森林微气候实时感知的核心设施，通过集成高精度传感器、物联网通信、北斗定位及人工智能技术，能够精准捕捉森林内温度、湿度、光照、风速、降水等微气候要素的动态变化，为森林生态保护、火灾预警、科研监测及碳汇管理提供关键数据支撑。

一、技术架构：多源数据融合与实时传输

传感器网络

微气候监测：部署温湿度传感器（精度±0.1℃）、光照强度计（0.01-200,000 Lux）、风速风向仪（启动风速≤0.5m/s）、雨量筒（分辨率0.1mm）等，实现森林冠层、林下、地表多层次监测。

土壤与植被监测：结合土壤温湿度传感器、叶面积指数仪，分析微气候对植被生长的影响。

气体监测：可选配CO₂、CH₄传感器，量化森林碳汇功能。

北斗定位与通信

高精度定位：利用北斗三号三频信号，实现气象站厘米级定位，确保数据空间归属准确性。

短报文通信：在无公网覆盖的原始森林中，通过北斗卫星传输关键数据（如极端天气预警），保障通信连续性。

低功耗广域网（LPWAN）：结合LoRa或NB-IoT技术，实现传感器数据的长距离、低功耗传输。

边缘计算与AI分析

本地数据处理：在气象站内置边缘计算模块，对原始数据进行初步清洗、校正（如剔除异常值）。

智能预警模型：通过机器学习算法分析历史数据，预测微气候突变（如林火风险等级、倒伏风险）。

二、核心功能：森林微气候的全方位感知

实时数据采集与可视化

高频监测：每分钟更新温湿度、风速等数据，支持用户通过Web端或手机APP实时查看森林微气候动态。

三维可视化：结合GIS技术，生成森林温度、湿度空间分布热力图，直观展示微气候差异。

极端事件预警

林火风险评估：综合温度、湿度、风速数据，计算森林火险等级（如FWI指数），触发预警时自动推送至护林员。

暴雨预警：通过雨量筒实时监测降水强度，结合地形数据预测山洪风险。

生态过程模拟

蒸散量计算：基于彭曼公式，结合气象数据估算森林蒸散量，评估水资源利用效率。

物种适宜性分析：分析微气候与珍稀物种分布的关系，为保护地规划提供依据。

三、典型应用场景

森林火灾预防与应急响应

火险早期发现：在云南普洱茶园森林中，气象站监测到连续3天相对湿度<30%、风速>5m/s，系统自动提升火险等级至“高风险”，护林员提前清理防火隔离带。

火场态势感知：火灾发生时，气象站持续传输风速风向数据，辅助指挥部制定扑救路线。

生物多样性保护

大熊猫栖息地监测：在四川王朗保护区，气象站记录不同海拔的温湿度变化，发现大熊猫活动范围与微气候稳定性高度相关，为栖息地修复提供科学依据。

候鸟迁徙研究：结合气象数据与红外相机轨迹，分析候鸟选择停歇地的微气候偏好。

林业生产优化

精准造林：在东北红松林种植区，气象站监测到林下温度较空旷地低2-3℃，指导选择耐阴树种，提高造林成活率。

病虫害预警：通过温湿度数据预测松毛虫爆发风险，提前喷洒生物防治剂。

碳汇计量与交易

森林碳汇核算：在福建南平碳汇林项目中，气象站提供连续5年的CO₂浓度数据，结合生物量模型，验证碳汇量达12万吨/年，支撑碳交易凭证发放。

减排效果评估：对比皆伐与择伐两种经营方式下的微气候差异，量化其对碳吸收的影响。