中国科学院大气物理研究所半干旱区气候与环境通榆观测站（以下简称“通榆观测站”）是中国科学院大气物理研究所和吉林气象局合建，位于吉林省白城市通榆县新华镇境内（北纬44°34'，东经122°55'），属于气候和生态环境的敏感带和脆弱区，也是频繁遭受干旱灾害影响的典型地区。观测场地势平坦，平均海拔高度184米，多年平均降水量约为380毫米，设置两个观测场地，分别建立在半干旱区农田和退化草地下垫面上，其中退化草地场地占地800亩，农田场地占地15亩。观测站建筑面积500多平方米，电力系统50千瓦，基本配套设施有会议室、宿舍等；可供科研人员开展长期观测。
通榆观测站始建于2002年10月，是我国最早在半干旱区建立的气候-环境综合观测系统平台之一，也是最早纳入“全球能量与水交换”（GEWEX）国际计划协同强化观测期（CEOP）36个基准站之一。迄今已经持续运行18年，积累了大量、长期连续、具有自主知识产权的第一手观测数据。这些宝贵的观测资料有力地支撑了多项国家和国际重大研究计划和项目，推进了陆-气相互作用的机理研究，提升了干旱半干旱区气候-环境演变规律的整体认知水平。
1. 定位和目标
通过对水、土、气、生等关键气象、环境和水文要素的立体化精细观测，揭示干旱半干旱区过渡带陆-气能量和物质交换过程以及大气环境变化规律，为北方干旱化形成机理、趋势预测、影响评估和对策研究提供了第一手的科学观测依据，为陆面过程模式的研发提供了关键水热传输参数率定，为卫星遥感产品验证和遥感模型构建提供校验数据，力争建成为集观测、研发、科普、人才培养和数据共享一体化高水平野外科学观测研究平台，服务于气候变化应对与适应研究以及生态文明建设等国家战略需求。
2. 主要研究方向
（1）干旱半干旱地区陆-气相互作用机理。在不同典型下垫面条件下开展水、土、气、生过程和大气环境要素的立体化观测，定量研究土壤-植被-大气系统之间能量平衡与水热传输过程以及土壤中主要的生物地球物理和生物地球化学过程。
（2）陆面过程模式中关键水热传输参数率定。应用高精度的观测数据驱动和评估陆面过程模式，并对其中一些关键的水热传输参数进行厘定，提高模式的模拟性能、减小模拟结果的不确定性。
（3）地面遥感数据的校验与融合。利用高精度观测数据对卫星遥感信息进行校正，为参数化提供基础数据，生成遥感数据的元数据，从而形成可与地面观测据相互验证的高精度长时间序列数据产品。
（4）陆面多源数据融合与同化。采用先进的同化算法将站点观测信息和卫星遥感信息进行融合,驱动陆面过程模式，生成高分辨率的土壤湿度、土壤温度、地表感热和潜热通量、积雪和冻土等同化数据。
3. 观测内容
通榆站从2002年开始开展包括地表能量与二氧化碳通量、大气边界层梯度、地表辐射能量平衡、土壤温湿特性廓线和生态特征要素等多要素观测，从2006年逐步开始增加气溶胶观测。2011年，依托财政部‘修购专项’的支持，对老化设备进行更新换代，增加了包括全辐射、紫外辐射等全套辐射观测系统。
（1）微气象观测：建有20米高度气象观测塔，分别搭载四层风速、温度、湿度传感器，一层风向传感器，以及近地面雨量计等，对近地层微气象进行精细化观测。
（2）涡动通量观测：利用CSAT3三维超声风速湿度仪和开路CO2/H2O分析仪测量1.5米高度的涡动通量、水汽及CO2湍流通量、地气交换碳通量。
（3）土壤温、湿度观测：采用STP01-L50土壤温度廓线仪、107-L土壤含水量探头、HEP01-L50自标定土壤通量板分别测量0-80厘米5个层次上的土壤温度、土壤含水量和热通量。
（4）太阳辐射观测：用8分量的CE318辐射测量仪观测向上和向下总辐射、向上和向下长波辐射、散射辐射、直接辐射、总紫外辐射和光合有效辐射等。
（5）气溶胶光学观测：利用太阳光度计测量直接辐射和天空辐射来反演光学厚度、粒径谱等气溶胶光学参数，利用微脉冲激光雷达反演气溶胶消光系数的垂直廓线、采用光声气溶胶消光仪测量气溶胶吸收、散射和消光系数，采用连续颗粒物监测仪实时监测环境大气中颗粒物的浓度，采用BGI颗粒物采样器采集大气颗粒物。
4. 运行管理
（1）站长负责制：通榆观测站实行依托单位领导下的站长负责制，负责台站的日常运行和管理工作；重大问题由站长主持召开台站管理委员会共同商定，做到既分工又合作，又充分发挥集体领导的作用。
（2）数据共享管理：本着“服务、开放、创新、交流、共享”的原则，通榆观测站的数据可开放共享，原则上为有偿共享，站长和数据管理人负责数据的解释权。
（3）知识产权保护：利用观测站完成的数据库、专著、论文、软件等研究成果，应标注通榆观测站名，明确标注来源。
（4）科普与公众服务：积极与国内外科研院所、高等院校等单位开展合作研究与学术交流，成为科学研究、教学实习、人才培养及科普教育基地。
5. 科学贡献
通榆观测站是我国北方半干旱区可持续发展问题研究平台和观测基地，为社会经济发展、生态保护及减灾防灾提供科学决策依据，也是培养具有国际影响的高层次科技队伍的观测基地和示范研究平台。
作为我国自主建立的最早纳入CEOP国际计划的36个基准站之一，通榆观测站的数据质量位于前列，并产生了一系列具有国际影响力的研究成果。建站以来，依托通榆观测站先后支持了国家重点基础研究发展计划项目（973项目2项）、国家重大研究计划项目（1项）和国家重点研发计划项目2项、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金重点项目等国家重大研究计划任务，以及季风亚洲区域集成研究（MAIRS）、亚洲干旱陆地模式比较计划（ADMIP）等在内的多项国际合作研究计划。
通榆观测站与兰州大学、北京师范大学、中科院西北生态环境资源研究院、中国科学院青藏高原研究所、中国科学院植物研究所、中国科学院水利部水土保持研究所、中国气象局兰州干旱气象研究所等科研院所建立了良好的合作关系，并举办多次学术交流研讨会。2008-2012年，以通榆观测站为基准站，联合中国科学院、教育部和中国气象局等部门的20多个野外实验观测站开展了我国干旱半干旱地区协同实验观测研究。该研究实现了多部们数据共享，在干旱半干旱区气候-环境变化、陆-气相互作用、陆面水文过程模式和区域气候模式的检验和发展等方面取得一批有意义的研究成果。
作为我国干旱半干旱区生态脆弱过渡带的示范站，通榆观测站长期致力于提升野外站观测能力与研究水平，为国内外研究人员搭建野外实验观测平台，是中国科学院大气物理研究所、东北师范大学等科研院所的野外实习教育基地，有力支撑了相关学科建设和高层次人才培养。
6. 队伍建设
通榆观测站建站以来，在干旱区能量与水循环机理、陆面水文过程模式的发展与应用以及遥感产品的检验等研究领域发挥除了明显的学科优势，培养了一批从事干旱区环境与气候变化机理研究的科研人才，形成了一支稳定的科研队伍，积累了丰富的观测研究、运行管理和社会服务的经验。目前，观测站研究人员包括中国科学院人才计划3名、中国科学院青年创新促进会会员1名、研究生获得国家奖学金 2人。
图1. 通榆观测站地理位置（上）、观测场地（中）以及园区建设（下）
图2. 通榆观测站地表涡动通量、土壤温湿度以及辐射观测设备