Name: Explorer les effets des forçages atmosphériques sur évaporation: lintégration expérimentale de la couche limite atmosphérique et de subsurface (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 27 s
Description: Découvrez comment construire un dispositif expérimental combinant une cuve de sol et une soufflerie climatisée pour étudier les effets des forçages atmosphériques sur l'évaporation.

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Cette recherche a été financée par le W911NF-04-1-0169 Office Award US Army Research, la recherche et le développement Engineering Center (ERDC) et la National Science Foundation subvention AER-1029069. En outre, cette recherche a été soutenue par un programmes d&#39;été en recherche de premier cycle accorder du Colorado School of Mines. Les auteurs tiennent à remercier Ryan Tolene et Paul Schulte pour leurs contributions.

Remarque: Les tests de laboratoire est effectué en utilisant un banc citerne à échelle bidimensionnelle interfacé avec un appareil de soufflerie climatique contrôlée. Tant le banc réservoir d&#39;échelle et la soufflerie sont instrumentées avec différentes technologies de capteurs. Le protocole suivant sera d&#39;abord discuter de la construction et de la préparation de la cuve du sol, suivie d&#39;une discussion de la soufflerie et l&#39;instrumentation des deux. Les dimensions du réservoir, les dimensions en soufflerie, le nombre de capteurs, et le type de technologie de capteur présentées peuvent être modifiées en fonction des besoins d&#39;une installation expérimentale spécifique. Le protocole présenté ci-dessous a été utilisé pour étudier expérimentalement les effets de la vitesse du vent sur l&#39;évaporation sol nu. 1. Construction et Préparation de Porous Media Tank du sol <ol><li> Couper un grand morceau de verre acrylique épaisse de 1,2 cm en cinq volets individuels. Assemblez ces vitres dans un réservoir à toit ouvert avec le sol longueur interne, la largeur et la hauteur de 25, 9,1 et 55 cm, respcace. Verre acrylique permet aux processus dans le sous-sol pour être observé visuellement. </li><li> Dessiner une grille de 5 x 5 qui est de 25 cm sur 25 cm sur chacun des deux grands panneaux de verre (longueur 25 cm et la hauteur 55 cm) comme le montre la figure 1. Veiller à ce que chaque carré dans la grille a une superficie de 25 cm 2 (Figure 1). La grille sera utilisé pour les capteurs convenablement espace intérieur du réservoir de sol. </li></ol><img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/52704/52704fig1highres.jpg" width="700" /> Figure 1: face schématique et des vues de côté de la cuve du sol utilisé pour la mise en place expérimentale (les dimensions sont en centimètres) (a) La vue de face de la cuve du sol où figurent le système de grille constituée de vingt-cinq 5 cm x 5 cm. carrés. (B) La vue de côté de la cuve du sol, montrant la température installé, l&#39;humidité relative et de réseau de capteurs d&#39;humidité du sol comme une fonction de la profondeur. Notez que les schémas ne sont pas à l&#39;échelle. <ol start="3"><li> Sur l&#39;un des grands avions de verre, percer un total de vingt-cinq de 1,9 cm (¾ po) de diamètre pour les capteurs d&#39;humidité du sol. <ol><li> Percer chaque trou au centre de chaque carré de la grille établie à l&#39;étape 1.2 de sorte que les centres des trous de deux carrés contigus sont de 5 cm; le premier ensemble de trous est de 2,5 cm en dessous de la partie supérieure du réservoir. Utilisez les robinets de taille appropriée pour couper les discussions dans chacun des trous nouvellement créées. Le 5 cm espacement entre les capteurs assure que chaque capteur est à l&#39;extérieur du volume d&#39;échantillonnage du capteur le plus proche suivant. </li></ol></li><li> De même, percer et tarauder un total de vingt-cinq 0,635 cm (¼ po) de diamètre des trous dans le centre de chaque case de la grille créée lors de l&#39;étape 1.2. Assurez-vous que le centre de chaque trou est espacés de 5 cm avec la première rangée de trous situés à 2,5 cm au-dessous du sommet de la cuve du sol. Le 5 cm espacement entre capteurs garantit que chaque sensor est en dehors du volume d&#39;échantillonnage du capteur le plus proche suivant. </li><li> Sur le volet acrylique utilisé comme fond de la cuve, percer et tarauder un trou d&#39;un diamètre unique ½ pouce au milieu de la vitre. Coller un tamis à mailles (plus fin que les sols d&#39;essai à utiliser) sur le trou sur le côté interne de la vitre. Sur le côté externe du plan de fond, installer un coude à 90 ° qui est attaché à un tube flexible avec une vanne réglable. Cette valves et tubes sont utilisés pour évacuer l&#39;eau du réservoir à la fin d&#39;une expérience ou comme un moyen d&#39;installer des dispositifs de tête constants pour maintenir des profondeurs de la nappe phréatique constants. </li><li> Utilisez de la colle de qualité marine ou adhésif polymère similaire résistant à l&#39;eau pour fixer et sceller le réservoir ainsi que le montre la figure 1. Laisser l&#39;adhésif sécher pendant une journée. </li><li> Pour soulever le réservoir de la terre et faire de la place pour le coude de 90 ° (Figure 1), joindre deux morceaux supplémentaires de verre acrylique de 1,2 cm d&#39;épaisseur avec length 12 cm et de hauteur 5 cm au fond du réservoir. </li></ol> 2. Construction et préparation du climat contrôlée Wind Tunnel <ol><li> Construire le 215 cm de long partie amont du tunnel de vent de matériau de gaines d&#39;acier galvanisé rectangulaire qui a une largeur de 8,5 cm et une hauteur de 26 cm. Entourer l&#39;extérieur de la gaine avec isolation en polystyrène. </li><li> Percez un petit trou dans le côté de l&#39;œuvre de conduit près de la sortie en aval de la partie amont de la soufflerie pour l&#39;insertion d&#39;un capteur d&#39;humidité relative, température (Figure 2). </li></ol><img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/52704/52704fig2highres.jpg" width="700" /> Figure 2:. Dispositif expérimental complet, y compris le réservoir, de conduits, capteurs grille (les dimensions sont en centimètres) Complétez expérimentale mise en place de l&#39;appareil combiné de la soufflerie et du sol-réservoir. La soufflerie estélevée et affleurant au niveau de la surface de la cuve du sol. Le réservoir du sol est instrumenté avec un réseau de capteurs utilisés pour mesurer une variété de sous-sol et les variables atmosphériques. Les cercles de la grille représentent les emplacements pour insérer ces capteurs. Un système de commande de chauffage et d&#39;un ventilateur de conduit en ligne sont utilisés pour contrôler la vitesse de la température et du vent, respectivement. Le tube de Pitot-statique est utilisé pour mesurer la vitesse du vent. L&#39;ensemble du dispositif est assis sur une échelle de pondération pour obtenir un bilan de masse lors de l&#39;expérimentation. Notez que le schéma est pas à l&#39;échelle. <ol start="3"><li> Installation de cinq éléments de chauffage à infrarouge en céramique positionnés en parallèle à l&#39;intérieur d&#39;un réflecteur le long de la longueur de la partie en amont de la soufflerie. Connecter les éléments chauffants à infrarouge à un système de contrôle de la température réglée par un capteur de température infrarouge. </li><li> Construire la mi-section du tunnel de vent de deux 1.2 cm panneaux acryliques épais avec une longueur et une hauteur de 25 cm et 26 cm respectivement.Percez deux 0,635 cm (¼ po) de diamètre des trous dans l&#39;un des panneaux mi-section d&#39;insérer la température et / ou relatifs capteurs d&#39;humidité-température aux endroits indiqués sur la figure 2. <ol><li> Fixez les panneaux en acrylique au sommet des parois latérales du réservoir du sol (c.-à-panneaux avec des dimensions de 25 cm x 55 cm) à l&#39;aide d&#39;un ruban adhésif fort, assurant que le tunnel de vent et panneaux de réservoir du sol affleurer un avec l&#39;autre. </li></ol></li><li> Construire les 50 premiers centimètres de la partie aval de la soufflerie de la même taille matériau de canalisation rectangulaire décrit à l&#39;étape 2.1. Sur le côté de terminaison, de réduire le matériau de gaine à un conduit rectangulaire autour 15,3 cm de diamètre avec une longueur de 170 cm. Installer un amortisseur de l&#39;acier galvanisé, utilisé pour ajuster la vitesse du vent, à l&#39;extrémité aval du conduit rond de l&#39;aide dans le contrôle de la vitesse du vent. </li><li> Comme dans l&#39;étape 2.2, percer un trou d&#39;un 0,635 cm de diamètre dans le côté de la gaine rectangulaire aval près de l&#39;entrée pour lel&#39;insertion d&#39;un capteur d&#39;humidité relative à la température. Percez un second trou d&#39;un diamètre de 0,635 cm à partir du haut de la gaine rectangulaire le long de la ligne médiane du tunnel de vent. </li><li> Installer un ventilateur en ligne conduit dans le milieu de la gaine (ie, 85 cm en aval de la réduction décrite dans l&#39;étape 2.4) orientés pour expulser l&#39;air de la partie aval de la soufflerie. Interfacer le ventilateur avec un régulateur de vitesse variable pour un contrôle plus précis de la fréquence de rotation et comme résultat une vitesse de vent. </li><li> Utiliser du matériel de soudure et des étagères réglables pour élever et de sécuriser l&#39;appareil de soufflerie. Assurez-vous que le fond de la canalisation en amont et en aval sont de niveau avec la partie supérieure du réservoir du sol (figure 2). </li></ol> 3. Installation des capteurs <ol><li> Avant l&#39;installation dans le réservoir du sol, sécuriser chaque humidité du sol et le capteur de température à l&#39;intérieur d&#39;un boîtier fileté NPT (1,9 cm et 0,635 cm boîtiers, respectivement) et seal avec du mastic à clignoter pour empêcher l&#39;intrusion d&#39;humidité. Ne pas utiliser de produits d&#39;étanchéité à base de silicone, car ils peuvent interférer avec les appareils électroniques au sein de certains capteurs. Guérir les capteurs pendant environ une semaine. </li><li> Avant l&#39;installation dans le réservoir du sol, calibrer les capteurs d&#39;humidité du sol, conformément à la méthode de mélange de α-deux points développé par Sakaki et al. 12. </li><li> Envelopper les filets de chaque logement TNP avec des plombiers ruban avant l&#39;installation dans le réservoir pour aider à fournir une meilleure étanchéité entre le filetage NPT et le verre acrylique. </li><li> Installez un total de 25 humidité et de température du sol capteurs chacun horizontalement à travers les parois de la cuve dans les lieux décrits dans l&#39;étape 1.2. Tordre les câbles de capteur en synchronisation avec le NPT / logement afin de ne pas endommager le câblage interne dans les câbles. Ne pas trop les NTP couple de manière à empêcher le verre de la fissuration. Connecter les capteurs d&#39;humidité du sol et des capteurs de température à leurs données désignésbûcherons. </li><li> Installez 3 relatifs capteurs d&#39;humidité-température sur la surface du sol à des distances de 2,5, 12,5 et 21,5 cm de la pointe du réservoir. Placer les capteurs dans un bon contact avec la surface du sol de sorte que les lectures d&#39;humidité relative reflètent les conditions à la surface du sol plutôt que l&#39;air environnant. Connecter les capteurs à des enregistreurs de données. </li><li> Pour obtenir la température de l&#39;air requise et mesures d&#39;humidité relative dans l&#39;atmosphère, installez relatifs capteurs d&#39;humidité-température dans la section d&#39;écoulement libre de la soufflerie, en utilisant les trous percés dans les sections amont et aval de la soufflerie ainsi que les panneaux. </li><li> Installez un tube de Pitot-statique directement en aval de la cuve du sol à travers le trou de 0,635 cm percé dans le haut de la section de tunnel de vent en aval. Tenir le tube de Pitot-statique à une hauteur de 13 cm à partir du plancher de la section. Connecter le tube de Pitot-statique à un transducteur de pression différentielle. </li><li> Calibratenvoyer le transducteur de pression différentielle. La pression dynamique des mesures de tube de Pitot-statique, qui est défini comme étant la différence de la stagnation et des pressions statiques. La différence de pression est interprété par le transducteur de pression en tant que différence de tension. <ol><li> Mesurer la tension sous aucune condition d&#39;écoulement (tension doit être approximativement égale à 0) et pour l&#39;écoulement d&#39;une pression dynamique connue; ce qui permet à une relation linéaire établie entre la pression dynamique et de la tension. Déterminer la vitesse du vent en appliquant l&#39;équation de Bernoulli: <img alt="Equation 1" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/52704/52704eq1.jpg" width="100" /> (1) où V (m / sec) est la vitesse du vent, P dynamique (Pa) est la pression dynamique, et ρ (kg / m 3) est la densité de l&#39;air. </li><li> Comparer la vitesse calculée en utilisant l&#39;équation (1) avec un autre dispositif de mesure. Ici, comparez les différentiels de tube tra de pression de Pitot-statiquensducer avec Vélocimétrie Laser Doppler (LDV) des mesures qui a une précision de ± 0,01 m / sec. Remarque: Un résumé des capteurs utilisés et leurs fréquences d&#39;échantillonnage associés peut être trouvé dans le tableau 1 Pour les spécifications de capteurs et d&#39;autres informations, se référer à la documentation ci-jointe / liste d&#39;équipement.. </li></ol></li></ol><table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Capteur </td><td> Mesures de capteurs </td><td> Nombre de capteurs utilisés dans un appareil expérimental </td><td> Capteur Fréquence d&#39;échantillonnage (min) </td></tr><tr><td> CE-5 </td><td> L&#39;humidité du sol </td><td> 25 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> ECT </td><td> Sol / température de l&#39;air </td><td> 25 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> SH-1 </td><td> Propriétés thermiques </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> EHT </td><td> Humidité relative / température </td><td&gt; 5 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Caméra infrarouge </td><td> La température de surface / évaporation </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> Appareil photo numérique </td><td> Visualisation du front de séchage </td><td> 1 </td><td> 60 </td></tr><tr><td> Tube de Pitot statique </td><td> La vitesse du vent </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Échelle Pondération </td><td> Évaporation taux cumulatif / évaporation </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr></tbody></table> Tableau 1: Sommaire des capteurs utilisés dans la partie expérimentale de la présente étude. 4. Emballez le sol de réservoirs et de préparer le début de l&#39;expérience <ol><li> Avant l&#39;emballage le réservoir avec le sol, tester son intégrité en effectuant un test de fuite. Remplir le réservoir avec de l&#39;eau et d&#39;attendre 4-6 h pour assurer qu&#39;aucune fuite dans la structure ou des capteurs ont développé. <ol><li> Si les fuites se développent, vidanger le réservoir, laisser sécher pendant la nuit et colmater les fuites en utilisant la même marine adhésif utilisé lors de la construction d&#39;origine. Si aucune fuite développent, vider le réservoir du sol et de préparer les étapes ci-dessous. </li></ol></li><li> Déterminer le volume total de la cuve avec des capteurs en place. Remplissez soigneusement le réservoir avec de l&#39;eau à l&#39;aide d&#39;une éprouvette graduée, en veillant à enregistrer la quantité d&#39;eau ajoutée. Convertir le volume total enregistré en centimètres cubes pour une utilisation dans l&#39;étape 4.5. </li><li> Obtenir un sol sec pour emballer le réservoir du sol. Caractériser les propriétés hydrauliques et thermiques du sol sélectionné séparément conformément aux méthodes décrites dans Smits et al. 11 </li><li> Soigneusement humide emballer le réservoir du sol avec de la terre et de l&#39;eau déminéralisée. <ol><li> Mouiller-emballer le réservoir du sol, versez d&#39;abord environ 5 cm d&#39;eau dans le réservoir. Ajouter lentement sol sec à l&#39;eau dans le réservoir, en utilisant un scoop, par incréments de 2,5 cm de profondeur. Noter le poids du sable ajouté au cours de chaque ascenseur, donc la porosité de l&#39;emballage du sol peut être calculée. </li><li> A l&#39;issuede chaque couche, appuyez à plusieurs reprises les parois de la cuve à l&#39;aide d&#39;un maillet en caoutchouc, 100-200 fois, pour obtenir une densité apparente uniforme. Tout en tapant, éviter le contact avec les capteurs et les fils de la sonde. L&#39;utilisation de dispositifs vibratoires doit être évitée afin de ne pas endommager le réseau de capteurs sensibles. </li></ol></li><li> À la fin de l&#39;emballage du réservoir, résumer ensemble les poids de chaque couche de sol (voir l&#39;étape 4.4) pour obtenir la masse totale du sol. Diviser la masse totale de la masse volumique apparente du sol (par exemple, la densité apparente du sable de quartz est de 2,65 g / cm 3) pour déterminer le volume du sable (V s, cm 3). Calculer la porosité (η, m 3 / m 3) du sol dans le réservoir en fonction de: <img alt="Equation 2" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/52704/52704eq2.jpg" width="100" /> (2) où (V T, m 3) est le volume total de la cuve vide déterminé à l&#39;étape 4.2. </li> &lt;li&gt; Une fois que le réservoir est plein à craquer, placer un couvercle en plastique comme une pellicule sur le réservoir jusqu&#39;à ce que l&#39;expérience est prêt à commencer à prévenir l&#39;apparition de l&#39;évaporation. </li><li> Placez le réservoir sur une échelle de pondération pour surveiller la perte cumulative d&#39;eau qui peut à son tour être utilisé pour calculer le taux d&#39;évaporation. </li><li> Calculer le taux d&#39;évaporation horaire en divisant la perte de poids horaire par le produit de la densité de l&#39;eau et la surface de section transversale de la surface d&#39;évaporation. </li></ol> 5. Lancer l&#39;expérience et de commencer la collecte des données <ol><li> Une fois que le set-up est complet, déterminer les conditions atmosphériques souhaités (c. de température, vitesse du vent). Veiller à ce que les enregistreurs de données et d&#39;autres systèmes d&#39;acquisition de données sont activés et réglés sur les intervalles d&#39;échantillonnage correctes (par exemple, toutes les 10 min). </li><li> Démarrez le système de ventilation et de contrôle de la température. Autoriser les conditions climatiques pour équilibrer avant de retirer le couvercle en plastique sur la surface de la sréservoir d&#39;huile. Exécutez l&#39;expérience pour la durée souhaitée (par exemple, 15 jours). </li></ol>

<ol><li>Surface and Planetary Boundary Layer. Web. , 
 Available from:
 
 <a target="_blank" href="http://www.esrl.noaa.gov/research/themes/pbl/">http://www.esrl.noaa.gov/research/themes/pbl/</a> (2014).</li>
<li>Verstraete, M. M., Schwartz, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Desertification+and+global+change%5BTitle%5D)+AND+%22Vegetatio%22%5BJournal%5D)">Desertification and global change.</a> Vegetatio. 91, 3-13 (1991).</li>
<li>Warren, A. Desertification. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWarren%2C+A+%22The+Physical+Geography+of+Africa%22">The Physical Geography of Africa</a>. Adams, W. M., Goudie, A. S., Orme, A. R. , University Press. Oxford. 342-355 (1996).</li>
<li>Katata, G., Nagai, H., Ueda, H., Agam, N., Berliner, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+land+surface+model+including+evaporation+and+adsorption+processes+in+the+soil+for+the+land-air+exchange+in+arid+regions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Hydrometeorol%22%5BJournal%5D)">Development of a land surface model including evaporation and adsorption processes in the soil for the land-air exchange in arid regions.</a> J. Hydrometeorol. 8, 1307-1324 (2007).</li>
<li>Davarzani, H., Smits, K. M., Tolene, R., Illangasekare, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+the+effect+of+wind+speed+on+evaporation+from+soil+through+integrated+modeling+of+atmospheric+boundary+layer+and+shallow+subsurface%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resour.+Res%22%5BJournal%5D)">Study of the effect of wind speed on evaporation from soil through integrated modeling of atmospheric boundary layer and shallow subsurface.</a> Water Resour. Res. 50, (2014).</li>
<li>Heitman, J. L., Horton, R., Ren, T., Nassar, I. N., Davis, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+test+of+coupled+soil+heat+and+water+transfer+prediction+under+transient+boundary+temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">A test of coupled soil heat and water transfer prediction under transient boundary temperatures.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 72 (5), 1197-1207 (2008).</li>
<li>Gurr, C. G., Marshall, T. J., Hutton, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Movement+of+water+in+soil+due+to+a+temperature+gradient%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci%22%5BJournal%5D)">Movement of water in soil due to a temperature gradient.</a> Soil Sci. 74, 335-345 (1952).</li>
<li>Nassar, I. N., Horton, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+transport+in+unsaturated+non-isothermal+salty+soil%3A+experimental+results%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">Water transport in unsaturated non-isothermal salty soil: experimental results.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 53, 1323-1363 (1989).</li>
<li>Prunty, L., Horton, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Steady-state+Temperature+Distribution+in+Nonisothermal+unsaturated+closed+soil+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">Steady-state Temperature Distribution in Nonisothermal unsaturated closed soil cells.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 58, 1358-1363 (1994).</li>
<li>Bachmann, J., Horton, R., Ren, T., van der Ploeg, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+thermal+properties+of+four+wettable+and+four+water-repellent+soils%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Sci.+Soc.+Am.+J%22%5BJournal%5D)">Comparison of the thermal properties of four wettable and four water-repellent soils.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 65 (6), 1675-1679 (2001).</li>
<li>Smits, K. M., Sakaki, T., Limsuwat, A., Illangasekare, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+conductivity+of+sands+under+varying+moisture+and+porosity+in+drainage-wetting+cycles%5BTitle%5D)+AND+%22Vadose+Zone+J%22%5BJournal%5D)">Thermal conductivity of sands under varying moisture and porosity in drainage-wetting cycles.</a> Vadose Zone J. 9, 1-9 (2010).</li>
<li>Sakaki, T., Limsuwat, A., Smits, K. M., Illangasekare, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Empirical+two-point+%CE%B1-mixing+Model+for+calibrating+the+ECH2O+EC-5+soil+sensor+in+sands%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resources+Research%22%5BJournal%5D)">Empirical two-point α-mixing Model for calibrating the ECH2O EC-5 soil sensor in sands.</a> Water Resources Research. 44, W00D08(2008).</li>
<li>Shokri, N., Lehmann, P., Or, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation+from+layered+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Geophys.+Res%22%5BJournal%5D)">Evaporation from layered porous media.</a> J. Geophys. Res. 115, B06204(2010).</li>
<li>Van Brakel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+transfer+in+convective+drying%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Drying%22%5BJournal%5D)">Mass transfer in convective drying.</a> Advances in Drying. Mujumdar, A. S. 1, 217-267 (1980).</li>
<li>Yiotis, A. G., Subos, A. G. B. oudouvisA. K., Tsimpanogiannis, I. N., Yortsos, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+liquid+films+on+the+drying+of+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22AIChE+J%22%5BJournal%5D)">The effect of liquid films on the drying of porous media.</a> AIChE J. 50, 2721-2737 (2004).</li>
<li>Ishihara, Y., Shimojima, E., Harada, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water+vapor+transfer+beneath+bare+soil+where+evaporation+is+influenced+by+a+turbulent+surface+wind%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Hydrol%22%5BJournal%5D)">Water vapor transfer beneath bare soil where evaporation is influenced by a turbulent surface wind.</a> J. Hydrol. 131 (1-4), 63-104 (1992).</li>
<li>Lehmann, P., Assouline, S., Or, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristic+lengths+affecting+evaporative+drying+of+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Characteristic lengths affecting evaporative drying of porous media.</a> Phys. Rev. E. 77 (5 Pt 2), 056309(2008).</li>
<li>Trautz, A. C., Smits, K. M., Schulte, P., Illangasekare, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensible+heat+balance+and+heat-pulse+method+applicability+to+in+situ+soil-water+evaporation%5BTitle%5D)+AND+%22Vadose+Zone+J%22%5BJournal%5D)">Sensible heat balance and heat-pulse method applicability to in situ soil-water evaporation.</a> Vadose Zone J. 13, (2014).</li>
</ol>

Les auteurs déclarent qu&#39;ils ont aucun intérêt financier concurrentes.

Le but de ce protocole était de développer un dispositif expérimental et les procédures associées pour la production de données à haute résolution spatiale et temporelle élevées requises pour étudier les interactions terrestres atmosphérique par rapport à la chaleur et les processus de transfert de masse. L&#39;appareil expérimental décrit composée d&#39;un réservoir de sol et un petit tunnel de vent, les deux qui ont été équipé d&#39;un réseau de capteurs pour la mesure de sol et atmosphériques variables pertinentes <e...

Comprendre l&#39;interaction entre la terre et l&#39;atmosphère est primordiale pour notre compréhension de nombreux problèmes mondiaux actuels tels que la fuite de dioxyde de carbone géologiquement séquestré dans le sol, le changement climatique, l&#39;eau et l&#39;approvisionnement alimentaire, la détection précise des mines terrestres, et l&#39;assainissement des eaux souterraines et le sol. En outre, les principaux échanges de chaleur et d&#39;eau qui alimentent les conditions météorologiques mondiales et régionales se produisent à la surface de la Terre. Beaucoup de phénomènes météorologiques et climatiques (par exemple, les ouragans, El Ni &amp; # 241; o, sécheresses, etc.) sont principalement motivées par des processus associés aux interactions de surface atmosphérique-terrestres 1. Comme plus de la moitié de la surface de la terre sur la terre est aride ou semi-aride 2-4, décrivant avec précision le cycle de l&#39;eau dans ces régions sur la base des échanges de chaleur et d&#39;eau entre l&#39;air atmosphérique et la surface du sol est essentielle pour améliorer notre compréhension de la les questions susmentionnées,particulièrement dans les régions vulnérables à la sécheresse prolongée et la désertification. Cependant, en dépit de décennies de recherche, il reste encore de nombreuses lacunes de connaissances dans la compréhension actuelle de la façon dont le sous-sol et l&#39;atmosphère peu profonde interagissent 5. Processus de transport liés à l&#39;eau liquide, vapeur d&#39;eau, et de la chaleur dans le sol sont dynamiques et fortement couplé par rapport aux interactions avec le sol et forcée conditions aux limites (par exemple, la température, l&#39;humidité relative, rayonnement thermique). Modèles de transfert de chaleur et de masse numériques couramment simplifient ou donnent sur un certain nombre de ces complexités due en partie à un manque de tester et d&#39;affiner les théories existantes résultant d&#39;un manque de données de résolution temporelle et spatiales élevées. Les ensembles de données développés pour la validation du modèle sont souvent manquent d&#39;informations atmosphérique ou subsurface essentiel de tester correctement les théories, résultant dans les modèles numériques qui ne représentent pas correctement à l&#39;importationprocessus de fourmis ou dépendent de l&#39;utilisation de paramètres mal connus qui sont ajustés ou montés dans le modèle. Cette approche est largement utilisé en raison de sa simplicité et sa facilité d&#39;utilisation et, dans certains applications montrées beaucoup de mérite. Cependant, cette approche peut être amélioré par une meilleure compréhension de la physique derrière ces «paramétrisation localisés&quot; en effectuant des expériences bien contrôlées dans des conditions transitoires qui sont capables de chaleur de test et de transfert de l&#39;eau théorie 6. Une expérimentation rigoureuse en laboratoire permet des jeux de données de précision pour être générés qui peuvent ensuite être utilisées pour valider les modèles numériques. Les données disponibles à partir de sites de terrain sont souvent incomplètes et coûteux à obtenir, et le degré de contrôle nécessaires pour obtenir une compréhension fondamentale des processus et de générer des données pour la validation du modèle pourraient être jugées insuffisantes dans certains cas. Laboratoire d&#39;expérimentation des phénomènes naturels tels que l&#39;évaporation du sol permet Atmosconditions atmosphériques au (ie, température, humidité relative, vitesse du vent) et les conditions du sol (par exemple, le type de sol, la porosité, l&#39;emballage configuration) pour être soigneusement contrôlées. Beaucoup de techniques de laboratoire utilisées pour étudier l&#39;évaporation du sol et des propriétés thermiques et hydrauliques sol utilisent un échantillonnage destructif 7-10. Méthodes d&#39;échantillonnage destructives exigent qu&#39;un échantillon de sol décompacté pour obtenir des données de points, empêchant la mesure du comportement transitoire et de perturber les propriétés physiques du sol; cette approche introduit une erreur et d&#39;incertitude pour les données. Mesures non destructives, comme la méthode présentée ici, permettent de déterminer de façon plus précise et l&#39;étude de l&#39;interdépendance des propriétés du sol et traite 11. Le but de ce travail est de développer un appareil de réservoir du sol et le protocole associé pour la génération de données à haute résolution spatiale et temporelle élevées concernant les effets des changements dans l&#39;atmosphère et les conditions souterraines surévaporation sol nu. Pour ce travail, une petite soufflerie capable de maintenir une vitesse constante du vent et de la température est interfacé avec un appareil de réservoir du sol. La soufflerie et le réservoir du sol sont instrumentés avec une suite de l&#39;état des technologies de capteurs de l&#39;art pour la collecte de données autonome et continu. La vitesse du vent est mesurée à l&#39;aide d&#39;un tube de Pitot-statique en acier inoxydable fixé à un transducteur de pression. La température et l&#39;humidité relative sont surveillées dans l&#39;atmosphère en utilisant deux types de capteurs. L&#39;humidité relative et la température sont également surveillés à la surface du sol. Capteurs dans l&#39;humidité du sol de mesure de subsurface et de la température. Les mesures de poids de l&#39;appareil du réservoir sont utilisés pour déterminer l&#39;évaporation grâce à un équilibre des masses d&#39;eau. Pour démontrer l&#39;applicabilité de cet appareil expérimental et protocole, nous présentons un exemple de l&#39;évaporation sol nu dans des conditions variables de la vitesse du vent. Le réservoir du sol, emballé de façon homogène avec un sable bien caractérisé, a d&#39;abord été totalement saturated et autorisés à évaporer librement dans des conditions atmosphériques soigneusement contrôlées (température, vitesse du vent).

<table><tbody><tr><td>Capteur d’humidité du sol ECH2O EC-5 (25)</td><td>Decagon Devices Inc. Decagon.com</td><td>40593</td><td>Pour plus de détails, visitez : http://www.decagon.com/products/soils/volumetric-water-content-sensors/ec-5-soil-moisture-small-area-of-influence/. Fréquence d’échantillonnage à des intervalles de 10 minutes, la précision est &plusmn ; 3 %, et collectez des données à l’aide des enregistreurs de données Em50</td></tr><tr><td>ECT Capteur de température du sol/air (19)</td><td>Decagon Devices Inc. Decagon.com</td><td>40651</td><td>Pour les spécifications, visitez http://www.decagon.com/products/canopy-atmosphere/temperature/ect-air-temperature/. Fréquence d’échantillonnage à des intervalles de 10 minutes, la précision est &plusmn ; 0,5&nbsp ; &deg ; C, Mesurer à une température de 5 et 40 &deg ; C, et collecter des données à l’aide de l’enregistreur de données EM50</td></tr><tr><td>Capteur d’humidité relative et de température EHT (5)</td><td>Decagon Devices Inc. Decagon.com</td><td>N/A</td><td>Fréquence d’échantillonnage sur des intervalles de 10 minutes, la précision est &plusmn ; 3 % entre 5 % et 100 % d’humidité relative, et collectez des données à l’aide d’enregistreurs de données Em50. Pour plus d’informations, visitez decagon.com Enregistreur de</td></tr><tr><td>données Em50 (10)</td><td>Decagon Devices Inc. Decagon.com</td><td>40800</td><td>Pour plus de détails, visitez http://www.decagon.com/products/data-management/data-loggers/em50-digital-analog-data-logger/. Les dispositifs décagones ECH2O, extraient les données des capteurs ECT, EC-5 et EHT, et chaque enregistreur de données dispose de 5 connexions de capteur et d’un port com qui se connecte de l’enregistreur à l’USB à l’ordinateur</td></tr><tr><td>Balance Sartorius (1)</td><td>Sartorius Corporation</td><td>11209-95</td><td>Modèle Sartorius 11209-95, Portée = 65&nbsp ; kg, Résolution = &plusmn ; 1&nbsp ; g</td></tr><tr><td>Chauffage radiatif en céramique (1)</td><td>Mor Electric Heating Assoc., Inc. http://www.morelectricheating.com/</td> <td>FTE 500-240</td><td>5 radiateurs nécessaires, ajustez pour obtenir la bonne température ambiante/à flux libre</td></tr><tr><td>Système de contrôle de la température 2104 (1)</td><td>Chromalox</td><td>2104</td><td>Contrôle les radiateurs
 &#160 ; &#160 ; &#160 ; &#160 ; &#160 ; &#160 ;</td></tr><tr><td>Régulateur de capteur de température infrarouge (1)</td><td>Exergen Corporation</td><td>N/A</td><td>Surveille les températures des radiateurs</td></tr><tr><td colspan="4">[en-tête]</td></tr><tr><td>Tube Pitot-statique en acier inoxydable (1)</td><td>Dwyer Instruments, Inc. http://www.dwyer-inst.com/</td> <td>Series 160</td><td>Pour plus de détails, visitez http://www.dwyer-inst.com/Product/%20TestEquipment/PitotTubes/Series160. La fréquence d’échantillonnage du capteur est toutes les 10 minutes, doit être connectée au transducteur de pression différentielle et à l’anémomètre, et convertir les données de pression collectées en vitesses de gain à l’aide de l’équation de Bernoulli.</td></tr><tr><td>1/2 pouce Acrylique (1)</td><td>Colorado Plastics http://www.coloradoplastics.com/</td> <td>N/A</td><td>Chaleur spécifique de 1 464&nbsp ; J&nbsp ; kg-1 K-1, conductivité thermique de 0,2 &nbsp ; W&nbsp ; m-1&nbsp ; K-1, et une densité de 1 150 kg&nbsp ; m-3</td></tr>matériau <tr><td>des conduits en acier galvanisé (1)</td><td>Home Depot</td><td>N/A</td><td>Matériau utilisé pour construire la soufflerie, et les conduits ronds et rectangulaires ont été utilisés dans la construction et reliés à l’aide d’un conduit réducteur carré à rond</td></tr><tr><td>Contrôleur de vitesse variable connecté à un ventilateur de conduit en ligne (1)</td><td>Suncourt, Inc. http://www.suncourt.com/</td> <td>VS200</td><td>15,3 cm de diamètre Placé en ligne avec conduit rond</td></tr><tr><td>Amortisseur en acier galvanisé (1)</td><td>Home Depot</td><td>N/A</td><td>Utilisé pour contrôler/réduire les vitesses en soufflerie pour les données à faible vitesse</td></tr><tr><td>Accusand #30/40 (1)</td><td>Unimin Corporation http://www.unimin.com/</td> <td>N/A</td><td>Ce sable est du sable de silice et est composé à 99,8 % de quartz, sa forme de grain est classée comme arrondie, le coefficient d’uniformité est d’environ 1,2 et la densité du grain est de 2,66. g/cm3.</td></tr></tbody></table>

explorer les effets des forçages atmosphériques sur évaporation: l&#39;intégration expérimentale de la couche limite atmosphérique et de subsurface

Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface

L’évaporation est directement influencée par les interactions entre l’atmosphère, la surface terrestre et le sous-sol du sol. Ce travail vise à étudier expérimentalement l’évaporation dans diverses conditions limites de surface afin d’améliorer notre compréhension et notre caractérisation actuelles de ce phénomène multiphasique ainsi que de valider les théories numériques de transfert de chaleur et de masse qui couplent l’écoulement de Navier-Stokes dans l’atmosphère et l’écoulement de Darcian dans les milieux poreux. Les données expérimentales ont été recueillies à l’aide d’un appareil unique de réservoir de sol interfacé avec une petite soufflerie à climat contrôlé. L’appareil expérimental a été équipé d’une série de technologies de capteurs de pointe pour la collecte continue et autonome de l’humidité du sol, des propriétés thermiques du sol, de la température du sol et de l’air, de l’humidité relative et de la vitesse du vent. Cet appareil expérimental peut être utilisé pour générer des données dans des conditions limites bien contrôlées, ce qui permet un meilleur contrôle et la collecte de données précises à des échelles d’intérêt irréalisables sur le terrain. Le flux d’air induit à plusieurs vitesses de vent distinctes sur la surface du sol a entraîné un comportement unique de transfert de chaleur et de masse au cours des différentes étapes d’évaporation.

L&#39;objectif de l&#39;expérience présentée ici était d&#39;étudier l&#39;effet de la vitesse du vent lors de l&#39;évaporation du sol nu. Principales propriétés du sol de test utilisé dans la présente étude sont résumés dans le tableau 2. Une série d&#39;expériences ont été réalisées dans laquelle différentes conditions aux limites à la surface du sol (par exemple, la vitesse du vent et de la température) ont été appliqués (tableau 3). Bien que quatre expériences à des vitess...

Un protocole pour la conception et la construction d&#39;un réservoir de sol relié à un petit climat contrôlé soufflerie pour étudier les effets des forçages atmosphériques sur l&#39;évaporation est présenté. Tant le réservoir du sol et la soufflerie sont instrumentées avec des technologies de capteurs pour le continu la mesure in situ des conditions environnementales.

Explorer les effets des forçages atmosphériques sur évaporation: l&#39;intégration expérimentale de la couche limite atmosphérique et de subsurface

Evaporation is directly influenced by the interactions between the atmosphere, land surface and soil subsurface. This work aims to experimentally study ...

L'objectif général de cette procédure est de concevoir un dispositif de cuve à sol et un protocole associé afin d'étudier expérimentalement les effets des forçages atmosphériques sur l'évaporation. Cela est réalisé en premier lieu par la construction d'une cuve à sol en deux dimensions à l'échelle de laboratoire. La deuxième étape consiste à concevoir un dispositif de tunnel à vent à climat contrôlé qui s'interface avec la cuve à sol.Ensuite, la soufflerie et le réservoir de sol sont équipés de diverses technologies de capteurs utilisées pour mesurer le sol, l'humidité, la température, l'humidité relative et la vitesse du vent. La dernière étape consiste à remplir le réservoir de sol avec du sol et de l'eau, déterminer les forçages atmosphériques souhaités et démarrer l'expérience. En définitive, cet appareil expérimental peut être utilisé pour générer des données dans des conditions aux limites bien contrôlées, permettant un meilleur contrôle et la collecte de données précises aux échelles d'intérêt, ce qui n'est pas réalisable sur le terrain.Le principal avantage de cette procédure par rapport aux méthodes existantes est qu'elle permet de générer des ensembles de données précises pouvant être utilisés pour valider des modèles numériques et étudier l'interdépendance des propriétés et des processus du sol. Les données disponibles à partir de sites sur le terrain sont souvent incomplètes et coûteuses à obtenir, et le niveau de contrôle nécessaire pour comprendre les processus et produire des données destinées à la validation par modélisation pourrait être jugé insuffisant. Cette procédure permet de contrôler précisément les conditions atmosphériques telles que la température, l'humidité relative, la vitesse du vent, ainsi que les conditions du sol.Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur l'évaporation, comme le montre cet exemple, elle peut également s'appliquer à d'autres problèmes nécessitant une compréhension des interactions entre le sol et l'atmosphère, tels que la fuite de dioxyde de carbone géologiquement stocké, les changements climatiques affectant les sols, les ressources alimentaires et hydriques, la détection précise des mines terrestres, ainsi que la remédiation des eaux souterraines et des sols. Avec mon étudiant diplômant, Andrew Trouts, Victoria Egan, une étudiante de licence de mon laboratoire, démontrera la procédure. Pour commencer, découpez une grande plaque de verre acrylique de 1,2 centimètre d'épaisseur en cinq morceaux individuels. Le verre acrylique permet d'observer visuellement les processus en profondeur.Ensuite, dessinez une grille de cinq par cinq. Cela correspond à 25 centimètres sur 25 centimètres sur chacun des deux grands panneaux de verre. Veillez à ce que chaque carré de la grille ait une surface de 25 centimètres carrés.La grille servira à espacer correctement. Les capteurs situés dans le réservoir de sol sur l'un des grands panneaux en verre perforent un total de 25 trous de 0,9 centimètre de diamètre pour les capteurs d'humidité du sol ; percez chaque trou au centre de chaque carré de la grille, de sorte que les centres des trous de deux carrés adjacents soient espacés de cinq centimètres. Le premier jeu de trous se trouve à 2,5 centimètres sous le bord supérieur du réservoir.Utilisez des filières de taille appropriée pour tarauder chacun des trous nouvellement créés. L'espacement de cinq centimètres entre les capteurs garantit que chaque capteur se trouve en dehors du volume d'échantillonnage du capteur le plus proche. De la même manière, percez et taraudez un total de 25 0 trous de 0,635 centimètre de diamètre au centre de chaque case de la grille sur l'autre panneau de verre du bloc acrylique utilisé comme fond du réservoir.Percez et filetez un trou unique de un demi-pouce de diamètre au milieu du panneau. Collez un écran en maille sur le trou du côté interne du verre, situé sur le côté externe du plan inférieur. Installez un raccord coudé à 90 degrés relié à un tube souple muni d'une vanne réglable.Cette vanne et ce tuyau servent à évacuer l'eau du réservoir à la fin d'une expérience ou à installer des dispositifs de charge constante permettant de maintenir un niveau d'eau constant. Utilisez une colle de qualité marine ou un adhésif polymère similaire résistant à l'eau pour assembler et étanchéifier le réservoir.Laisser durcir l'adhésif pendant un jour afin de surélever le réservoir du sol et de ménager de la place pour le coude à 90 degrés. Fixer deux pièces supplémentaires en verre acrylique de 1,2 centimètre d'épaisseur, d'une longueur de 12 centimètres et d'une hauteur de cinq centimètres, à la base du réservoir. Construire la partie amont de la soufflerie, longue de 215 centimètres, à partir de conduits rectangulaires en acier galvanisé ayant une largeur de 8,5 centimètres et une hauteur de 26 centimètres.Entourez l'extérieur du conduit d'isolation. Ensuite, installez cinq éléments chauffants infrarouges en céramique positionnés en parallèle à l'intérieur d'un réflecteur le long de la partie amont de la soufflerie. Connectez les éléments chauffants infrarouges à un système de régulation de température commandé par un capteur de température infrarouge.Construire la section médiane de la soufflerie à partir de deux panneaux acryliques de 1,2 centimètre d'épaisseur, ayant une longueur de 25 centimètres et une hauteur de 26 centimètres. Fixer les panneaux acryliques sur le dessus des parois latérales du réservoir de sol à l'aide d'un ruban adhésif résistant, en veillant à ce que les panneaux de la soufflerie et du réservoir de sol soient alignés. Percer deux trous de 0,635 centimètre de diamètre dans l'un des panneaux de la section médiane afin d'insérer le capteur de température et/ou d'humidité relative.Les capteurs de température construisent ensuite les 50 premiers centimètres de la partie aval de la soufflerie à l’aide du même matériau de conduit rectangulaire que précédemment. Du côté terminal, réduire le conduit rectangulaire à un conduit rond de 15,3 centimètres de diamètre et de 170 centimètres de longueur. Installer un registre en acier galvanisé, utilisé pour régler les vitesses du vent, à l’extrémité aval du conduit rond afin de faciliter le contrôle de la vitesse du vent. Ensuite, installer un ventilateur axial dans la partie médiane du conduit rond, orienté de manière à expulser l’air provenant de la section aval de la soufflerie.Connectez le ventilateur à un contrôleur de vitesse variable pour un contrôle plus précis de la fréquence de rotation, et par conséquent de la vitesse du vent, avant son installation dans le réservoir de sol. Fixez chaque capteur d'humidité et de température du sol dans un boîtier fileté NPT et scellez-le avec un mastic d'étanchéité pour éviter toute pénétration d'humidité. N'utilisez pas de produits d'étanchéité à base de silicone car ils peuvent interférer avec l'électronique de certains capteurs.Attendre environ une semaine pour le durcissement des capteurs. Enrouler les filetages de chaque boîtier NPPT avec du ruban téflon avant l'installation dans le réservoir afin d'assurer une meilleure étanchéité entre les filetages NPT et le verre acrylique. Ensuite, installer horizontalement à travers les parois du réservoir un total de 25 capteurs d'humidité du sol et 25 capteurs de température.Aux emplacements de la grille, torsader les câbles du capteur en synchronisation avec le boîtier NPT afin de ne pas endommager le câblage interne des câbles. Ne pas trop serrer les filetages mâles (MPT) afin d'éviter que le verre ne se fende une fois en place ; connecter les capteurs d'humidité du sol et les capteurs de température à leurs enregistreurs de données désignés.Installez un tube de Prandtl statique directement en aval du réservoir de sol à travers le trou percé dans la partie supérieure de la section aval de la soufflerie. Maintenez le tube de Prandtl statique à la hauteur souhaitée par rapport au sol de la section. Ensuite, reliez le tube à un transducteur de pression différentielle avant de remplir le réservoir avec du sol.Testez son intégrité en effectuant un test d'étanchéité. Remplissez le réservoir d'eau et attendez de quatre à six heures pour vous assurer qu'aucune fuite n'est apparue dans la structure ou les capteurs. Après avoir effectué le test d'étanchéité et vidé le réservoir.Obtenez un sol sec pour remplir le réservoir de sol. Caractérisez séparément les propriétés hydrauliques et thermiques du sol sélectionné conformément aux méthodes publiées précédemment. Remplissez soigneusement le réservoir de sol avec le sol et de l'eau déionisée afin de tasser le sol humidifié.Verser d'abord environ cinq centimètres d'eau dans le réservoir à l'aide d'une louche, puis ajouter lentement du sol sec à l'eau dans le réservoir. Par incréments de 2,5 centimètres de profondeur, noter le poids du sable ajouté à chaque fois afin de pouvoir calculer la porosité du tassement du sol une fois chaque couche terminée. Taper répétitivement sur les parois du réservoir de 100 à 200 fois à l'aide d'un maillet en caoutchouc pour obtenir une densité apparente uniforme sur l'ensemble du volume.Pendant le tapotement, évitez tout contact avec les capteurs et les fils des capteurs. L'utilisation d'appareils vibratoires doit être évitée afin de ne pas endommager le réseau de capteurs sensibles. Placez le réservoir sur une balance pour surveiller la perte cumulative d'eau, ce qui permet ensuite de calculer la vitesse d'évaporation.Une fois la configuration terminée, déterminez les conditions atmosphériques souhaitées. Assurez-vous que les enregistreurs de données et les autres systèmes d'acquisition de données sont allumés et réglés sur les intervalles d'échantillonnage corrects. Démarrez le ventilateur et le système de régulation de température.Laisser les conditions climatiques s'équilibrer avant de retirer la couverture en plastique située à la surface du réservoir de sol. Enfin, faire fonctionner l'expérience pendant la durée souhaitée. L'appareil combiné de tunnel à vent et de réservoir de sol a été utilisé pour réaliser une série d'expériences dans lesquelles différentes conditions aux limites à la surface du sol ont été appliquées.Bien que quatre expériences à différentes vitesses de vent et températures aient été réalisées, la majorité des résultats expérimentaux présentés ici correspondent à une vitesse de vent de 1,22 mètre par seconde. L'humidité relative de la surface du sol diminue au fil du temps, tandis que la température de la surface du sol montre une tendance à la hausse avant de se stabiliser. Ces tendances ont été observées lors des quatre expériences et peuvent s'expliquer par le séchage du sol.La température de surface et le vent ont une influence moindre sur les températures locales à des profondeurs plus importantes, n'ayant aucun effet à des profondeurs inférieures à 12,5 centimètres. La saturation peut être associée aux différents stades d'évaporation, définis par des différences dans les taux d'évaporation. Position du front de dessiccation et mécanismes de transport dominants.L'augmentation de la vitesse du vent entraîne un accroissement du taux d'évaporation et une réduction de la durée de la première phase d'évaporation. Une augmentation de la vitesse du vent au-delà de trois mètres par seconde, toutefois, a peu d'effet supplémentaire sur l'évaporation en première phase. La deuxième phase d'évaporation, régie principalement par les propriétés du milieu poreux, semble indépendante de la vitesse du vent ou n'en être que faiblement influencée.Ce protocole expérimental s'applique à diverses conditions environnementales, notamment des changements dans le sol, le climat, les limites ou les conditions souterraines. Les dimensions et la disposition des capteurs de l'appareil décrit peuvent être modifiées afin de répondre aux besoins de différentes expériences. En outre, la procédure de tassement peut également être adaptée pour tenir compte de différentes configurations de tassement, comme des conditions de porosité variables ou de l'hétérogénéité du sol.

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