חידוש פני השטח: שיטה מתקדם Micrometeorological למדידה ועיבוד שדה בקנה מידת אנרגיה שטף נתוני צפיפות

המטרה הכוללת של הליך זה היא להתקין מערכת חידוש פני השטח למדידה ועיבוד נתוני צפיפות שטף אנרגיה בקנה מידה של שדה. זה מושג על ידי התקנה ראשונה של מארז אוגר הנתונים של המגדל והפאנל הסולארי בשטח. השלב השני הוא לתקן את החיישנים למגדל.

לאחר מכן, חוטי החיישן מחוברים ללוגר הנתונים. השלב האחרון הוא להתממשק ללוגר הנתונים עם מחשב נייד, להעלות את התוכנית ללוגר הנתונים ולבדוק שלוגר הנתונים מקבל אותות מהחיישנים. בסופו של דבר, חידוש פני השטח משמש למדידת אידוי של מערכת אקולוגית, ומספק מידע שימושי למגדלים לקבלת החלטות השקיה במגוון מערכות אקולוגיות חקלאיות.

למרות שהשיטה מספקת תובנות בכל הנוגע לשימוש במים חקלאיים ועירוניים, יש לה גם יישומים בכל הנוגע למערכות אקולוגיות טבעיות, למשל, בייעור ובביצות. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על ניהול השקיה מכיוון שאידוי הוא הגורם העיקרי לאובדן מים ממערכות ייצור יבולים. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו מכיוון שהם לא יודעים כיצד להתקין את הציוד או לוודא שהוא פועל כראוי.

הרעיון לשיטה זו עלה לראשונה כאשר תצפיות על נתוני מערבולות הובילו אותנו להתאים את רעיון חידוש פני השטח מהנדסה כימית למדעי האטמוספירה. הליך זה יודגם על ידי חברי הצוות שלנו, ריק סניידר והרשות הפלסטינית והפוסט-דוקטורנטים, ארתורו קלדרון וטום צ'פלין. התחל ניסוי זה על ידי קביעת מיקום תחנת השדה והערכת כיוון הרוח כמתואר בפרוטוקול הטקסט.

הכינו כמה שיותר מהציוד במעבדה לפני היציאה לשטח. ראשית, חבר את החיישנים ללוגר הנתונים. לאחר מכן חבר את כבל RS 2 32 בין מחשב נייד ליציאת לוגר הנתונים.

פתח את תוכנית הממשק כדי לתקשר עם לוגר הנתונים ולאחר מכן התחבר אליו. לאחר מכן העלה את תוכנית לוגר הנתונים המוכן ללוגר הנתונים. בדוק את ערכי הנתונים עבור כל החיישנים כדי לראות אם הכל פועל כהלכה.

לאחר שזוהה מיקום מתאים לתחנה בשדה המחקר, הקים את המגדל, ייצב את רגלי המגדל באמצעות היתדות המסופקות. דפקו את מוט הארקת הנחושת הארוך באדמה בעזרת פטיש מיני במקום שלא יפריע לאדמה. לוחות שטף חום.

חבר את מוט ההארקה למגדל באמצעות חוט מד עבה והמחברים המצורפים. חבר את מארז לוגר הנתונים לציר הראשי של המגדל באמצעות ברגי ה-U שסופקו על ידי היצרן. התקן את שתי לוחות שטף החום בקרקע עם הנקודה הלבנה למעלה באורך של חמישה סנטימטרים בחלל בין השורות הרחק מפולטי השקיה בטפטוף.

חבר את חוטי לוחית שטף החום לערוצי לוגר הנתונים שלוש וארבע כחיישני קלט דיפרנציאליים. התקן את הצמד התרמי של האדמה כדי להשתרע על נפח האדמה מעל צלחת שטף החום הקרקעית כדי להסביר את השינוי באחסון החום מעל הלוחות. חבר את הצמד התרמי של האדמה ללוגר הנתונים בערוץ חמש כחיישן דיפרנציאלי.

התקן את רדיומטר הרשת על הזרוע הצולבת. בום מעל החופה ומצביע דרומה. חבר את הרדיומטר נטו ללוגר הנתונים בערוץ שני.

כחיישן דיפרנציאלי. התקן את הצמד התרמי של החוט העדין בקצה אחד של הזרוע הצולבת ומעל החופה. טמפרטורת האוויר תדגום בצמדים תרמיים של 10 הרץ.

משמשים למדידות אלה הם בדרך כלל בקוטר 76 מיקרון. חבר את הצמד התרמי של החוט העדין ללוגר הנתונים בערוץ הראשון כחיישן דיפרנציאלי שבו החוט הסגול עובר ל-H אחד, החוט האדום ל-L אחד והחוט השקוף להארקת האות. התקן את מד הרוח הקולי בקצה השני של הזרוע הצולבת באמצעות אביזר מפרק המסילה החדש כדי למדוד את מהירויות הרוח התלת מימדיות ואת הטמפרטורה הקולית ב-10 הרץ.

לחישוב שטף החום ההגיוני של Eddy co. התקן את מד הרוח הקולי כך שמרכז אזור המדידה ממוקם באותו גובה כמו הצמד התרמי של החוט הדק. לאחר מכן, חבר את ספק הכוח ללוגר הנתונים.

חבר מחשב נייד ללוגר הנתונים באמצעות יציאת הכבלים RS 2 32 בחזית לוגר הנתונים. שימוש בתוכנית לוגר הנתונים סוהר. בדוק את ערכי הנתונים עבור כל החיישנים כדי לוודא שהכל פועל כהלכה.

הברג את מפרק המסילה החדש והורד את התורן האנכי הראשי המחזיק את הרדיומטר נטו. כופפו את חוט הצמד התרמי המבודד בצומת שלו עם גליל המתכת. טבלו בזהירות את חוטי הצמד התרמי החשופים בצנצנת מיץ לימון, והקפידו לא לפגוע בחוטים החשופים בצנצנת.

נקה את מיץ הלימון מהחיישן על ידי טבילת החוטים בצנצנת מים נטולי יונים. יישר מחדש את חוט הצמד התרמי בצומת שלו עם המתכת. יש לרסס את רדיומטר הרשת במים נטולי יונים ולייבש אותו במגבונים סופגים.

הרם את התורן האנכי למקומו המקורי. הדק מחדש את ברגי סט המסילה החדשים ויישר את הרדיומטר נטו. דוגמה למעקב אחר טמפרטורה הנמדדת עם צמד תרמי חוט דק מיוצגת כאן.

עקבה זו מראה את הצורך בניתוח מתמטי כדי לחלץ את האות מנתונים גולמיים אלה. בדיקה ויזואלית של נתונים אלה מגלה שלוש או ארבע רמפות ראשיות המסתיימות בכ-12, 35, 46 ו-72 שניות. כל מרכיבי מאזן האנרגיה עוקבים אחר דפוס יומי דומה עם ערכי שיא המתרחשים באמצע היום.

קרינה נטו היא חיובית במהלך היום מכיוון שהמשטח מקבל יותר קרינה ממה שהוא מאבד ושלילית בלילה מכיוון שהמשטח מאבד יותר קרינה ממה שהוא מקבל. מציג את העקומה היומית הצפויה לימי אביב שטופי שמש בצפון קליפורניה. צפיפות שטף החום בקרקע עוקבת גם אחר דפוס יומי.

זה חיובי במהלך היום מכיוון שהאנרגיה מועברת מפני השטח לקרקע ושלילית בלילה. ככל שיותר אנרגיה מוליכה מלמטה אל פני השטח הקרירים יותר, שטף החום הסמוי עוקב אחר העקומה היומית הצפויה על פני יבול עם מים מספיקים. במזג אוויר נאה, קרינה נטו היא מקור האנרגיה הדומיננטי לאידוי דיות.

אז ערכי צפיפות שטף החום הסמוי עוקבים אחר השינויים בקרינה נטו במהלך היום על פני יבול פעיל. צפוי שרוב האנרגיה הזמינה בתנאי קרינה נטו חיוביים מחולקת לצפיפות שטף חום סמויה ולא לצפיפות שטף חום הגיונית וצפיפות שטף חום בקרקע. בלילות סוערים, שטף החום הסמוי היה קרוב לאפס, בעוד שהוא היה שלילי בלילות רגועים שאולי מעיד על עיבוי.

עם זאת, התרומה בשעות היום לשטף החום הסמוי עולה בהרבה על התרומה בלילה. אז אי הוודאות בערכי הלילה היא מעניינת, אבל יחסית לא חשובה. ערכי האידוי המצטברים היומיים תואמים היטב לתחנת חידוש פני השטח וליזימטר שקילה הממוקם זה לצד זה.

בשדה חיטה, משקל ליזימטרים נחשבים לתקן זהב להערכות אידוי ממשטחי יבול. ברוב הימים, האידוי המצטבר מתחנת חידוש פני השטח היה מעט גבוה יותר מהערכים של Lysimeter.Tower. המדידות מייצגות שטפים מאזור רחב יותר ממדידות הליזימטר, ובזמן מדידות אלה, החיטה בליזימטר הייתה קצרה בכ-10 סנטימטרים ופחות צפופה מהצמחים ומשאר השדה.

אז ערכי אידוי גבוהים יותר ממגדל השטף היו צפויים בעת התקנת הציוד. חשוב לבדוק שהחיישנים מחזירים ערכים ללוגר לפני שאתה עוזב את האתר בצע הליך זה. ניתן להשתמש במדידות אחרות כמו פוטנציאל מי עלים על מנת לענות על שאלות אחרות כמו מצב המים של הצמח לאחר התפתחותו.

טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום החקלאות לחקור את השימוש במים בקנה מידה שדה במגוון גידולים.