تجديد السطح: طريقة متقدمة للأرصاد الجوية الدقيقة لقياس ومعالجة بيانات كثافة تدفق الطاقة على نطاق المجال

الهدف العام من هذا الإجراء هو تثبيت نظام تجديد السطح لقياس ومعالجة بيانات كثافة تدفق الطاقة على نطاق المجال. يتم تحقيق ذلك عن طريق تثبيت حاوية مسجل بيانات البرج أولا والألواح الشمسية في هذا المجال. الخطوة الثانية هي تثبيت المستشعرات على البرج.

بعد ذلك ، يتم توصيل أسلاك المستشعر بمسجل البيانات. الخطوة الأخيرة هي التفاعل مع مسجل البيانات مع جهاز كمبيوتر محمول ، وتحميل البرنامج إلى مسجل البيانات والتحقق من أن مسجل البيانات يتلقى إشارات من المستشعرات. في النهاية ، يتم استخدام تجديد السطح لقياس تبخر النظام البيئي ، مما يوفر معلومات مفيدة للمزارعين لاتخاذ قرارات الري في مجموعة متنوعة من النظم البيئية الزراعية.

على الرغم من أن الطريقة توفر نظرة ثاقبة فيما يتعلق باستخدام المياه الزراعية والحضرية ، إلا أن لها أيضا تطبيقات فيما يتعلق بالنظم الإيكولوجية الطبيعية ، على سبيل المثال ، في الغابات والأراضي الرطبة. تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية إلى إدارة الري لأن التبخر والنفط هو السبب الرئيسي لفقدان المياه من أنظمة إنتاج المحاصيل. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأنهم لا يعرفون كيفية تثبيت الجهاز أو التحقق من أنه يعمل بشكل صحيح.

خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة عندما قادتنا ملاحظات بيانات الاضطراب إلى تكييف مفهوم تجديد السطح من الهندسة الكيميائية إلى علوم الغلاف الجوي. سيتم توضيح هذا الإجراء من قبل أعضاء فريقنا ، ريك سنايدر والسلطة الفلسطينية وباحثي ما بعد الدكتوراه ، أرتورو كالديرون وتوم شابلن. ابدأ هذه التجربة بتحديد موقع المحطة الميدانية وتقييم اتجاه الرياح كما هو موضح في بروتوكول النص.

قم بإعداد أكبر قدر ممكن من المعدات في المختبر قبل الذهاب إلى الميدان. أولا ، قم بتوصيل المستشعرات بمسجل البيانات. ثم قم بتوصيل كابل RS 2 32 بين الكمبيوتر المحمول ومنفذ مسجل البيانات.

افتح برنامج الواجهة للتواصل مع مسجل البيانات ثم اتصل به. ثم قم بتحميل برنامج مسجل البيانات الجاهز إلى مسجل البيانات. تحقق من قيم البيانات لجميع أجهزة الاستشعار لمعرفة ما إذا كان كل شيء يعمل بشكل صحيح.

بمجرد تحديد الموضع المناسب للمحطة في مجال الدراسة ، قم بإعداد البرج ، وقم بتثبيت أقدام البرج باستخدام الرهانات المتوفرة. قم بقصف قضيب التأريض النحاسي الطويل في التربة بمطرقة ثقيلة صغيرة في مكان لا يتداخل مع التربة. لوحات التدفق الحراري.

قم بتوصيل قضيب التأريض بالبرج باستخدام سلك قياس سميك والموصلات المتوفرة. نعلق الضميمة مسجل البيانات على المحور الرئيسي للبرج باستخدام U-البراغي التي توفرها الشركة المصنعة. قم بتثبيت لوحين لتدفق حرارة التربة مع النقطة البيضاء لأعلى بطول خمسة سنتيمترات في المساحة بين الصفوف بعيدا عن بواعث الري بالتنقيط.

قم بتوصيل أسلاك لوحة التدفق الحراري بقنوات مسجل البيانات الثالثة والرابعة كمستشعرات إدخال تفاضلية. قم بتثبيت المزدوجة الحرارية للتربة لتمتد على حجم التربة فوق لوحة تدفق الحرارة الأرضية لحساب التغيير في تخزين الحرارة فوق الألواح. قم بتوصيل المزدوجة الحرارية للتربة بمسجل البيانات على القناة الخامسة كمستشعر تفاضلي.

قم بتثبيت مقياس الإشعاع الصافي على الذراع المتقاطع. ازدهار فوق المظلة ويشير إلى الجنوب. قم بتوصيل صافي مقياس الإشعاع بمسجل البيانات في القناة الثانية.

كجهاز استشعار تفاضلي. قم بتثبيت المزدوجة الحرارية السلكية الدقيقة في أحد طرفي الذراع المتقاطع وفوق المظلة. سيتم أخذ عينات من درجة حرارة الهواء عند 10 هرتز مزدوجات حرارية.

تستخدم لهذه القياسات عادة ما يكون قطرها 76 ميكرون. قم بتوصيل المزدوجة الحرارية للسلك الدقيق بمسجل البيانات على القناة الأولى كمستشعر تفاضلي حيث ينتقل السلك الأرجواني إلى H واحد ، والسلك الأحمر إلى L واحد والسلك الشفاف إلى أرضية الإشارة. قم بتثبيت مقياس شدة الريح الصوتي في الطرف الآخر من الذراع المتقاطع باستخدام تركيب وصلة السكك الحديدية الجديد لقياس سرعات الرياح ثلاثية الأبعاد ودرجة الحرارة الصوتية عند 10 هرتز.

لحساب التباين المشترك Eddy ، التدفق الحراري المعقول. قم بتثبيت مقياس شدة الريح الصوتي بحيث يقع مركز منطقة القياس على نفس ارتفاع المزدوج الحراري للسلك الرفيع. بعد ذلك ، قم بتوصيل مصدر الطاقة بمسجل البيانات.

قم بتوصيل جهاز كمبيوتر محمول بمسجل البيانات باستخدام منفذ كبل RS 2 32 الموجود في الجزء الأمامي من مسجل البيانات. باستخدام برنامج مسجل البيانات الجاهز. تحقق من قيم البيانات لجميع أجهزة الاستشعار للتأكد من أن كل شيء يعمل بشكل صحيح.

قم بفك مفصل السكك الحديدية الجديد وخفض الصاري الرأسي الرئيسي الذي يحمل صافي مقياس الإشعاع. ثني السلك الحراري المعزول عند تقاطعه مع الأسطوانة المعدنية. اغمس الأسلاك الحرارية المكشوفة بحذر في وعاء من عصير الليمون ، مع التأكد من عدم اصطدام الأسلاك المكشوفة بالبرطمان.

نظف عصير الليمون من المستشعر عن طريق غمس الأسلاك في وعاء من الماء منزوع الأيونات. أعد تصويب السلك المزدوج الحراري عند تقاطعه مع المعدن. رش صافي مقياس الإشعاع بالماء منزوع الأيونات وجففه بمناديل ماصة.

ارفع الصاري الرأسي إلى موضعه الأصلي. أعد شد مسامير مجموعة السكك الحديدية الجديدة وقم بتسوية صافي مقياس الإشعاع. يتم تمثيل مثال على تتبع درجة الحرارة المقاس باستخدام مزدوج حراري سلكي رفيع هنا.

يوضح هذا التتبع الحاجة إلى التحليل الرياضي لاستخراج الإشارة من هذه البيانات الأولية. يكشف الفحص البصري لهذه البيانات عن ثلاثة أو أربعة منحدرات أولية تنتهي بحوالي 12 و 35 و 46 و 72 ثانية. تتبع جميع مكونات توازن الطاقة نمطا نهارا مشابها مع قيم الذروة التي تحدث في منتصف اليوم.

يكون صافي الإشعاع موجبا أثناء النهار حيث يتلقى السطح إشعاعا أكثر مما يفقد والسالب في الليل حيث يفقد السطح إشعاعا أكثر مما يتلقاه. عرض المنحنى النهاري المتوقع لأيام الربيع المشمسة في شمال كاليفورنيا. تتبع كثافة التدفق الحراري للتربة أيضا نمطا نهاريا.

إنه إيجابي أثناء النهار حيث يتم توصيل الطاقة من السطح إلى الأرض وسالبة في الليل. نظرا لإجراء المزيد من الطاقة من الأسفل إلى السطح الأكثر برودة ، فإن تدفق الحرارة الكامن يتبع المنحنى النهاري المتوقع فوق محصول به كمية كافية من الماء. أثناء الطقس المعتدل ، يكون الإشعاع الصافي هو مصدر الطاقة المهيمن للتبخر والنتح.

لذا فإن قيم كثافة تدفق الحرارة الكامنة تتعقب التغيرات في صافي الإشعاع خلال النهار على محصول ينتح بنشاط. من المتوقع أن يتم تقسيم غالبية الطاقة المتاحة أثناء ظروف الإشعاع الصافي الإيجابي إلى كثافة تدفق حراري كامنة بدلا من كثافة تدفق الحرارة المعقولة وكثافة التدفق الحراري للتربة. خلال الليالي العاصفة ، كان تدفق الحرارة الكامن قريبا من الصفر ، بينما كان سلبيا خلال الليالي الهادئة ربما يشير إلى التكثيف.

ومع ذلك ، فإن المساهمة أثناء النهار في تدفق الحرارة الكامنة تفوق بشكل كبير المساهمة الليلية. لذا فإن عدم اليقين في القيم الليلية مثيرة للاهتمام ، ولكنها غير مهمة نسبيا. تتفق قيم التبخر والنفط التراكمية اليومية بشكل جيد مع محطة تجديد السطح ومقياس تحليل الوزن الموجود جنبا إلى جنب.

في حقل القمح ، تعتبر مقاييس الوزن معيارا ذهبيا لتقديرات التبخر والنشيخ من أسطح المحاصيل. في معظم الأيام ، كان التبخر التراكمي من محطة تجديد السطح أعلى قليلا من القيم من Lysimeter.Tower. تمثل القياسات تدفقات من مساحة أوسع من قياسات مقياس الحالة ، وفي وقت هذه القياسات ، كان القمح في مقياس الحالة أقصر بحوالي 10 سنتيمترات وأقل كثافة من النباتات وبقية الحقل.

لذلك كان من المتوقع أن تكون قيم التبخر والعرق أعلى من برج التدفق أثناء تركيب المعدات. من المهم التحقق من أن المستشعرات تقوم بإرجاع القيم إلى المسجل قبل مغادرة الموقع باتباع هذا الإجراء. يمكن استخدام قياسات أخرى مثل إمكانات مياه الأوراق للإجابة على أسئلة أخرى مثل حالة مياه النبات بعد تطورها.

مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الزراعة لاستكشاف استخدام المياه على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من المحاصيل.