$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
מחסור במים מאיים על קיימות חקלאית באזורי גידול יבשים. מצב זה צפוי להחמיר עם תנאי האקלים המשתנים והתחרות הגוברת בין גופים חקלאיים, עירוניים, תעשייתיים ושימור על אספקת מים מוגבלת. כדי להתמודד עם הדילמה המתמשכת הזו, מגדלים מחפשים ללא הרף דרכים לשפר את יעילות ההשקיה, וטכנולוגיה שמעריכה טוב יותר את השימוש במים של יבול (כלומר אידוי, ET) בזמן אמת, ושיטות אגרומטאורולוגיות טובות יותר בהחלט יעזרו למאמצים אלה. הטכנולוגיות הנוכחיות המשמשות את המגדלים להערכת ET תלויות בשימוש באידוי ייחוס (ET0) ומקדם יבול אמפירי (Kc), שניהם רגישים מאוד לטעויות הערכה. אגרומטאורולוגים גם מודדים ET כדי להעריך טיפולים ניסיוניים לשיפור יעילות השימוש במים בגידולים1 וכדי לפרמטר אסטרטגיות הקצאת מים אזוריות2, אך שיטות אלה הן טכניות ויקרות מאוד. כיום נעשים מאמצים לתרגם את שיטות מדידת החוצנים הקיימות המבוססות על מחקר לטכנולוגיות חסכוניות וידידותיות למשתמש עבור המגדלים.
חידוש פני השטח (SR) היא שיטה אגרומטאורולוגית המשמשת למדידת ET של יבולים. SR מבוסס על ניתוח תקציב האנרגיה של חבילות אוויר השוכנות באופן ארעי בתוך חופת היבול במהלך תהליך ההחלפה הסוער3 כפי שנמדד עם התחנה המוצגת באיור 1 ומומחש באופן תיאורטי באיור 2 ובסרט 1. חבילות האוויר באות לידי ביטוי כצורות דמויות-רמפה בנתוני סדרות זמן של טמפרטורה טורבולנטית, והמשרעת והתקופה של הרמפות משמשות לחישוב צפיפות השטף (איורים 2 ו-3). בשיטת SR, ET עבור משטח יבול נתון נקבע על ידי חישוב צפיפות שטף החום הסמוי (LE) כשארית של משוואת מאזן האנרגיה הבאה
LE=R n-G-H,
כאן, LE היא צפיפות שטף האנרגיה הקשורה לשינוי הפאזה של מים ממשטח יבול, Rn היא הקרינה נטו, G היא צפיפות שטף החום בקרקע (כלומר אנרגיה המועברת לתוך האדמה או החוצה ממנה), ו-H היא צפיפות שטף החום ההגיונית (כלומר צפיפות שטף האנרגיה מפני השטח לאוויר או להיפך שמביאה לשינוי טמפרטורה). Rn הוא מספר חיובי כאשר השטף נטו הוא כלפי מטה (אנרגיה שנוספה לפני השטח), LE ו-H הם מספרים חיוביים כאשר השטף הוא כלפי מעלה (אנרגיה שמתווספת לאוויר), ו-G הוא מספר חיובי כאשר השטף הוא כלפי מטה (אנרגיה שנוספה לאדמה). LE (MJ/m2שניות) מחולק לאחר מכן בחום האידוי הסמוי (L=2.45 MJ/kg) כדי לקבל את צפיפות שטף המסה של אדי מים מפני השטח (כלומר ET).
מדידות של Rn ו-G הן פשוטות וזולות יחסית. מדידות ישירות של H מורכבות יותר ודורשות רכישת נתונים בתדר גבוה. השיטה הנפוצה ביותר לקביעת H היא עם שונות מערבולת; עם זאת, מד הרוח הקולי הנדרש לשיטה זו הוא יקר, מורכב וכתוצאה מכך אינו בשימוש נרחב על ידי אגרונומים, גננים או מהנדסים לקביעת H ו-LE. מצד שני, H הנגזר מטכניקת SR מתקבל בשיטה פשוטה יותר ופחות יקרה, המשתמשת בצמדים תרמיים של חוטים עדינים למדידת טמפרטורות אוויר בתדר גבוה בממשק פני השטח-אטמוספירה. למרות הפשטות של ה-SR, מדידות זרם עדיין דורשות כיול כנגד אומדן השונות המערבולת של מד רוח קולי של H כדי להשיג צפיפות שטף חום הגיונית.
הפריסה המוצלחת של מגדל שטף SR למדידות ET יכולה להיות אתגר מרתיע, במיוחד עבור חוקרים חקלאיים רבים ללא הכשרה פורמלית במדעי האטמוספירה. מדידות שונות SR ומערבולת דורשות מיומנויות טכניות מתוחכמות הן בתכנות אוגרי נתונים לביצוע משימות עם מכשור מורכב והן בכתיבת תוכנות מחשב כדי לעבד את נתוני המערבולת הגולמיים לשטפים משמעותיים. כאן, אנו מתארים כיצד להקים תחנת שדה, להתקין חיישנים ולהשתמש בתוכנית לוגר הנתונים החדשה שלנו לאיסוף נתונים והליכי עיבוד לאחר
מכן.