finapp宇宙射线中子仪
宇宙射线中子仪宇宙射线经过长途旅行到达地球大气层：它们是由不同
的来源（恒星、类星体、超新星等）产生的，它们是由
不同种类、不同能的粒子组成的。宇宙射线和地球大
气层之间的相互作用产生了系列“次”粒子，这些
粒子到达地球表面。
次粒子与地面或雪中的水相互作用，形成了悬浮的超
热中子“雾”。随后，超热中子与地上存在的水之间的
相互作用（因此在生物团中）产生了热中子，这不同于
超热中子的低能。
我们的探测器能够测量到达地球表面的宇宙射线的总入
射量，并确定中子分量（超热分量和热分量）的贡献。
由于上述原理，宇宙射线中子传感（CRNS）技术能够估
算出地面、 生物量、 雪中的水分含量，并且在科学文献
中已经有十多年的历史了。
为什么要用宇宙射线中子传感技术？
现有的土壤水分测量、 SWE（雪水当量）、 BWE（生物量水当量）技术有从点尺度的入侵方法到卫
星遥感方法。点尺度方法可以在高时间分辨率（分钟）下实现精确测量（RMSE，均方根误差
<2%），但是，由于土壤和积雪覆盖的不均匀性会产生显著的误解，因此对于大面积（例如>500
m2）的覆盖会产生困难。由于多个
仪器和特定地点的低可达性，为了监测个大的区域，必须进行
多点比例尺测量，但这可能会产生技术（如统计相关位置的定义、电力供应、数据传输）和高成本的
问题。此外，它们在农业域的设置受到耕作和其他土地管理作业和耕作做法的限制。而且，探测器
具有侵入性（埋在土壤和雪中），需要高度维护。由于这些原因，它们不适合覆盖不均匀和难以接近
的地点（山坡和农田），而且它们对于长期监测观测站来说费用昂贵。
卫星遥感通常基于微波（1毫米-1米波长）。与点尺度方法相比，卫星遥感提供了大尺度（>km2）的
土壤水分和沸水温度观测，覆盖全球，更适合于水文应用。然而，信号仅对土壤或植被界面的第厘
米非常敏感，并且时间分辨率（通常是每周测量）并不总是适合许多应用。大尺度卫星遥感方法还有
其他局限性，包括穿透植被的能力有限，以及对地表粗糙度的敏感性。Page 4/12
由于这些原因，尽管在过去几十年中取得了些进展，但对于农业用途而言，遥感测量的精度仍然太
低，完全不足以测量SWE，因为微波只能穿透及厘米的雪或冰。
近十年来，人们发展了几种地球物理方法来填补点尺度方法和遥感方法之间的空白，其中之是基于
探测自然热中子和超热中子的宇宙射线中子探测。各地的许多科学家都采用了这种方法，他们将
这种技术定义为适合在数百米的空间尺度上测量水含量的方法。
宇宙射线中子仪
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