Name: Rinnovo di superficie: un metodo avanzato micrometeorologici per la misurazione e lelaborazione del campo scala dellenergia densità di flusso di dati (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-12T08:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 55 s
Description: Scopri come installare e calibrare un sistema di rinnovo di superficie per misurare la densità di flusso energetico a scala di campo. Questo metodo micrometeorologico fornisce dati affidabili sull'evapotraspirazione per ottimizzare le decisioni di irrigazione agricola.

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Il supporto parziale per questa ricerca è stato fornito da J. Lohr Vineyards & Wines, dal National Grape and Wine Institute, da una sovvenzione NIFA Specialty Crops Research Initiative ad AJM e dal finanziamento USDA-ARS CRIS (Research Project #5306-21220-004-00).

<ol>
	<li>Eseguire un'analisi della direzione del vento e dell'impronta prima dell'installazione sul campo; questo passaggio è importante per assicurarsi che la torre sia posizionata correttamente per catturare il flusso rappresentativo nel campo di studio.
	<ol>
		<li>Prima di stabilire la stazione di campo, è necessario valutare la direzione del vento prevalente nel grafico di studio e determinare la quantità di recupero (distanza di bolina) necessaria per la propria particolare applicazione. La distanza del recupero dipende dall'altezza della superficie da misurare e dall'altezza degli strumenti4. Generalmente, il recupero è di 100 metri sottovento per ogni metro sopra il punto medio del baldacchino in cui si trovano i sensori.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>In base alle esigenze della configurazione specifica, collegare i sensori al data logger e preparare il più possibile l'attrezzatura prima di recarsi sul campo. Installare il programma nel logger prima dell'implementazione sul campo e verificare che il logger funzioni correttamente utilizzando i passaggi descritti di seguito.
	<ol>
		<li>Collegare un laptop al data logger utilizzando la porta del cavo RS-232 (non isolata) sulla parte anteriore del datalogger, aprire il programma di interfaccia per comunicare con il data logger e connettersi al data logger. Quindi caricare il programma di registrazione dati chiavi in mano sul registratore di dati. I cavi standard USB e i telefoni cellulari possono essere utilizzati anche per comunicare con il datalogger.
		<ol>
			<li>Il programma è scritto per una specifica suite di strumenti, vale a dire un anemometro sonico 3D, due piastre di flusso di calore, una termocoppia per terreno, una termocoppia per aria a filo sottile e un radiometro a rete. È possibile adattare il programma ad altre configurazioni di sensori, ma l'utente deve testare attentamente sul campo il programma del logger dopo qualsiasi modifica. Se al programma vengono aggiunte molte nuove righe di codice complesso, potrebbe non funzionare correttamente; Soprattutto quando l'anemometro sonico viene campionato in modalità seriale piuttosto che analogica. Il programma è disponibile per il download all'indirizzo: <<a href="http://sites.google.com/site/tmshapland" target="_blank">sites.google.com/site/tmshapland</a>>.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Controlla i valori dei dati per tutti i sensori per vedere se tutto funziona correttamente.
		<ol>
			<li>NOTA: Se una di queste variabili produce 'NAN' nella tabella di stato del programma di interfaccia del logger, è necessario controllare il sensore corrispondente e la sua connessione al logger. Dopo aver apportato le correzioni necessarie, tornare al computer e assicurarsi che il segnale non produca più 'NAN'.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>La configurazione descritta di seguito è per un sistema SR con una termocoppia a filo sottile e il cablaggio è descritto in modo che corrisponda ai comandi del registratore di dati incorporati nel programma chiavi in mano descritto di seguito.
	<ol>
		<li>Una volta identificata una posizione appropriata per la tua stazione nel campo di studio, installa la torre (CM6- Figura 1). Stabilizzare i piedi della torre utilizzando i picchetti forniti, piantare la lunga asta di messa a terra in rame nel terreno con una mini-mazza in una posizione che non interferisca con le piastre di flusso di calore per il suolo - vedi sotto) e collegare l'asta di messa a terra alla torre utilizzando il cavo di calibro spesso e i connettori forniti.</li>
		<li>Fissare l'involucro del data logger all'asse principale della torre utilizzando i bulloni a U forniti dal produttore (Figura 1).</li>
		<li>Installare le due piastre di flusso di calore del terreno (cioè G1 e G2) con punto bianco a una profondità di 5 cm nello spazio interfilare lontano dagli emettitori di irrigazione a goccia (Figura 4). L'installazione deve garantire un buon contatto termico con il terreno e i cavi di prolunga che riportano al datalogger devono essere interrati per evitare danni dovuti allo strappo dal terreno.
		<ol>
			<li>Collegare i fili della piastra di flusso termico ai canali 3 e 4 del data logger come sensori di ingresso differenziali (G1: filo nero 3H, filo rosso 3L - e G2: filo nero 4H, filo rosso 4L). I codici elencati in questo documento corrispondono alle etichette per i canali del data logger e verranno utilizzati in tutto il resto del manoscritto. I dettagli per tutti i sensori sono elencati nella Tabella 1.</li>
			<li>Nota: La termopila all'interno della piastra di flusso di calore del terreno misura il gradiente di temperatura attraverso un materiale con proprietà termiche note per arrivare alla densità del flusso di energia. Ogni piastra è calibrata dal produttore. Poiché le piastre di flusso di calore del suolo non possono essere posizionate direttamente sopra il terreno senza intercettare la radiazione solare, devono essere sepolte sotto la superficie del suolo. La densità del flusso di energia alla profondità delle piastre di flusso di calore del terreno non è la stessa alla densità del flusso di energia in superficie perché una parte dell'energia è immagazzinata nello strato di terreno sopra la piastra, quindi una serie di sensori di temperatura del suolo cablati in parallelo sono installati nello strato sopra le piastre.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Installare la termocoppia del terreno (1 cavo con 4 sonde cablate in parallelo, denominate Ts) per coprire il volume del terreno sopra la piastra di flusso di calore del suolo per tenere conto della variazione dell'accumulo di calore sopra le piastre (Figura 4).
		<ol>
			<li>Collegare la termocoppia del terreno al datalogger sul canale 5 come sensore differenziale (Ts: filo viola 5H, filo rosso 5L).</li>
			<li>Nota: La temperatura dello strato del suolo viene misurata inserendo sonde di temperatura del suolo con un angolo che va dal basso verso la parte superiore dello strato del suolo (circa 0,04-0,01 m sotto la superficie del suolo). È importante che le sonde di temperatura non siano inserite troppo vicino alla superficie. Se il terreno si rompe, le radiazioni e/o il flusso di calore sensibile da o verso i sensori possono causare dati falsi. In generale, è meglio non posizionare i sensori di temperatura a una distanza inferiore a 0,01 m dalla superficie del suolo; E un posizionamento più profondo è necessario in terreni che presentano grandi crepe a causa dell'essiccazione del suolo5.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Installare il radiometro a rete (denominato Rn-Figura 5) sul braccio trasversale sopra il tettuccio e rivolto a sud.
		<ol>
			<li>Collegare il radiometro di rete al data logger sul canale 2 come sensore differenziale (Rn: filo bianco 2H, filo verde 2L, schermo (nudo) segnale di massa)</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Installare la termocoppia a filo sottile (denominata TC1- Figura 6) a un'estremità del braccio trasversale e sopra la chioma (l'altezza dipenderà dalle piante che crescono in un particolare campo e dal recupero richiesto); la temperatura dell'aria sarà campionata a 10 Hz. Le termocoppie utilizzate per queste misurazioni hanno tipicamente un diametro di 76 μm.
		<ol>
			<li>Collegare la termocoppia a filo sottile al registratore di dati sul canale 1 come sensore differenziale in cui il filo viola va a 1H, il filo rosso a 1L, il filo libero a massa del segnale.</li>
			<li>NOTA: Vedere i dettagli di seguito sulla manutenzione della termocoppia una volta che il sistema è attivo e funzionante.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Installare l'anemometro sonico (Figura 7) all'altra estremità del braccio trasversale (cioè di fronte alla termocoppia a filo sottile) utilizzando il raccordo di giunzione Nu-rail per misurare le velocità del vento tridimensionali e la temperatura sonica a 10 Hz per calcolare il flusso di calore sensibile alla covarianza parassita. Installare l'anemometro sonico in modo che il centro dell'area di misurazione si trovi alla stessa altezza della termocoppia a filo sottile.
		<ol>
			<li>Nota: l'anemometro sonico richiede la riconfigurazione dalle impostazioni di fabbrica prima dell'implementazione sul campo per emettere i segnali desiderati (per ulteriori informazioni, vedere il Instructions.pdf di riconfigurazione RM Young Model 81000RE disponibile all'indirizzo <a href="https://sites.google.com/site/tmshapland" target="_blank">sites.google.com/site/tmshapland</a>).</li>
			<li>La densità del flusso di calore sensibile non calibrata ottenuta dall'analisi del rinnovamento superficiale viene quindi calibrata determinando la pendenza della regressione lineare dei minimi quadrati della covarianza parassita rispetto alla densità del flusso di calore sensibile SR.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Collegare l'alimentatore al data logger.</li>
		<li>Collegare un laptop al data logger utilizzando la porta del cavo RS-232 (non isolata) sulla parte anteriore del data logger. Caricare il programma di data logger chiavi in mano se questo passaggio non è già stato eseguito in laboratorio.
		<ol>
			<li>Il programma è scritto per una specifica suite di strumenti, vale a dire un anemometro sonico, due piastre di flusso di calore, una termocoppia per terreno, una termocoppia per aria a filo sottile e un radiometro a rete. È possibile adattare il programma ad altre configurazioni di sensori, ma l'utente deve testare attentamente sul campo il programma del logger dopo qualsiasi modifica. Se al programma vengono aggiunte molte nuove righe di codice complesso, potrebbe non funzionare correttamente; Soprattutto quando l'anemometro sonico viene campionato in modalità seriale piuttosto che analogica. Il programma è disponibile per il download all'indirizzo: <a href="https://sites.google.com/site/tmshapland" target="_blank">sites.google.com/site/tmshapland</a>. Ulteriori dettagli sul programma e sul suo utilizzo sono disponibili nella nostra recente pubblicazione6.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Controlla i valori dei dati per tutti i sensori per vedere se tutto funziona correttamente.
		<ol>
			<li>NOTA: Se una di queste variabili produce 'NAN' nella tabella di stato del programma di interfaccia del logger, è necessario controllare o sostituire il sensore corrispondente. Dopo aver effettuato le regolazioni del sensore o del suo cablaggio, tornare al computer e assicurarsi che il segnale non produca più un "NAN".</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Mantenere la stazione utilizzando i seguenti passaggi una volta che la stazione è funzionante.
	<ol>
		<li>Svitare il giunto Nu-Rail e abbassare il palo verticale principale che contiene il radiometro di rete.</li>
		<li>Piegare il filo isolato della termocoppia alla sua giunzione con il cilindro metallico. Immergi con cura i fili della termocoppia esposti (cioè la punta della termocoppia) nel succo di limone, facendo attenzione a non urtare i fili scoperti contro il barattolo. Pulisci il succo di limone dal sensore immergendo i fili nel barattolo di acqua deionizzata (DI). Raddrizzare nuovamente il filo della termocoppia alla sua giunzione con il cilindro metallico.</li>
		<li>Spruzzare il radiometro a rete con acqua deionizzata. Asciugalo con salviette assorbenti. Sollevare il montante verticale fino alla posizione originale, serrare nuovamente le viti di fermo Nu-Rail e livellare il radiometro netto.</li>
		<li>Scatta fotografie della torre per registrare eventuali cambiamenti nella chioma delle piante nel tempo.</li>
		<li>Elaborare i dati di flusso del bilancio energetico raccolti; la tabella di output del programma di data logger chiavi in mano contiene i già trasformati Rn, G, H e LE. Consulta il nostro recente lavoro per maggiori dettagli sull'uscita6,7 del programma di registrazione dati chiavi in mano.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Moratiel, R., Martínez-Cob, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evapotranspiration+of+table+grape+trained+to+a+gable+trellis+system+under+netting+and+black+plastic+mulching%5BTitle%5D)+AND+%22Irrigation+Science%22%5BJournal%5D)">Evapotranspiration of table grape trained to a gable trellis system under netting and black plastic mulching.</a> Irrigation Science. 30 (3), 167-178 (2011).</li>
<li>DWR (Department of Water Resources). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22California+Water+Plan+Update%2C+Bulletin+160-05%22">California Water Plan Update, Bulletin 160-05</a>. , California Department of Water Resources. Sacramento, CA, U.S.A. (2005).</li>
<li>Snyder, R. L., Spano, D., Duce, P., Paw, U. K. T., Qiu, J., Su, H. B., Watanabe, T., Brunet, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+renewal+analysis%3A+a+new+method+to+obtain+scalar+fluxes+without+velocity+data%5BTitle%5D)+AND+%22Agric.+For.+Meteorol%22%5BJournal%5D)">Surface renewal analysis: a new method to obtain scalar fluxes without velocity data.</a> Agric. For. Meteorol. 74, 119-137 (1995).</li>
<li>Rosenberg, N. J., Blad, B. L., Verma, S. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRosenberg%2C+NJ+%22Microclimate%3A+the+biological+environment%22">Microclimate: the biological environment</a>. , 2nd, John Wiley and Sons. New York, NY. USA. (1983).</li>
<li>Snyder, R. L., Spano, D., Duce, P., Paw, U. K. T., Anderson, F. E., Falk, M. Surface Renewal Manual. , (2007).</li>
<li>Shapland, T. M., McElrone, A. J., Paw, U. T. K., Snyder, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+turnkey+data+logger+program+for+field-scale+energy+flux+density+measurements+using+eddy+covariance+and+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Ital.+J.+Agrometeorol%22%5BJournal%5D)">A turnkey data logger program for field-scale energy flux density measurements using eddy covariance and surface.</a> Ital. J. Agrometeorol. , Forthcoming Forthcoming.</li>
<li>Shapland, T. M., Snyder, R. L., Paw, U. K. T., Lang, D., McElrone, A. J. New tools to improve access to micrometeorological methods for agricultural research scientists. Annual Meeting of the American Society of Agronomy, , (2011).</li>
<li>Van Atta, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+coherent+structures+on+structure+functions+of+temperature+in+the+atmospheric+boundary+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+of+Mech%22%5BJournal%5D)">Effect of coherent structures on structure functions of temperature in the atmospheric boundary layer.</a> Arch. of Mech. 29, 161-171 (1977).</li>
<li>Snyder, R. L., Spano, D., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Renewal+analysis+for+sensible+and+latent+heat+flux+density%5BTitle%5D)+AND+%22Boundary-Layer+Meteorol%22%5BJournal%5D)">Surface Renewal analysis for sensible and latent heat flux density.</a> Boundary-Layer Meteorol. 77, 249-266 (1996).</li>
<li>Spano, D., Duce, P., Snyder, R. L., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+renewal+estimates+of+evapotranspiration.+Tall+canopies%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Hort%22%5BJournal%5D)">Surface renewal estimates of evapotranspiration. Tall canopies.</a> Acta Hort. 449, 63-68 (1997).</li>
<li>Spano, D., Snyder, R. L., Duce, P., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+renewal+analysis+for+sensible+heat+flux+density+using+structure+functions%5BTitle%5D)+AND+%22Agric.+For.+Meteorol%22%5BJournal%5D)">Surface renewal analysis for sensible heat flux density using structure functions.</a> Agric. For. Meteorol. 86, 259-271 (1997).</li>
<li>Shapland, T. M., McElrone, A. J., Snyder, R. L., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+function+analysis+of+two-scale+scalar+ramps.+Part+I%3A+Theory+and+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Boundary+Layer+Meterology%22%5BJournal%5D)">Structure function analysis of two-scale scalar ramps. Part I: Theory and modeling.</a> Boundary Layer Meterology. , (2012).</li>
<li>Shapland, T. M., McElrone, A. J., Snyder, R. L., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+function+analysis+of+two-scale+scalar+ramps.+Part+II%3A+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Boundary+Layer+Meterology%22%5BJournal%5D)">Structure function analysis of two-scale scalar ramps. Part II: Applications.</a> Boundary Layer Meterology. , (2012).</li>
</ol>

Gli autori dichiarano di non avere attualmente interessi finanziari concorrenti.

Il metodo di rinnovamento della superficie rappresenta un'opportunità tangibile per sviluppare una tecnica autonoma ed economica per quantificare l'uso dell'acqua delle colture in tempo reale. I recenti progressi nell'elaborazione dei segnali, nella programmazione dei data logger, nella calibrazione e nella gestione dei dati hanno messo a fuoco questo obiettivo in modo più chiaro. Questo manoscritto e il nostro programma di registrazione dati chiavi in mano6 sviluppato di recente rendono i metodi micrometeorol...

La scarsità d'acqua minaccia la sostenibilità agricola nelle regioni aride. Questa situazione probabilmente peggiorerà con il cambiamento delle condizioni climatiche e la crescente competizione tra gli enti agricoli, municipali, industriali e di conservazione per le limitate riserve idriche. Per affrontare questo dilemma in corso, i coltivatori sono alla continua ricerca di modi per migliorare l'efficienza dell'irrigazione e la tecnologia che stima meglio l'uso dell'acqua delle colture (ad esempio l'evapotraspirazione, ET) in tempo reale e migliori metodi agrometeorologici aiuteranno sicuramente questi sforzi. Le attuali tecnologie utilizzate dai coltivatori per stimare l'ET dipendono dall'uso dell'evapotraspirazione di riferimento (ET0) e di un coefficiente empirico della coltura (Kc), entrambi altamente suscettibili di errori di stima. Gli agrometeorologi misurano anche l'ET per valutare i trattamenti sperimentali per migliorare l'efficienza dell'uso dell'acqua delle colture1 e per parametrizzare le strategie regionali di allocazione dell'acqua2, ma questi metodi sono altamente tecnici e costosi. Sono attualmente in corso sforzi per tradurre gli attuali metodi di misurazione ET basati sulla ricerca in tecnologie convenienti e di facile utilizzo per i coltivatori.
Il rinnovamento della superficie (SR) è un metodo agrometeorologico utilizzato per misurare l'ET delle colture. La SR si basa sull'analisi del bilancio energetico delle particelle d'aria che risiedono in modo effimero all'interno della chioma della coltura durante il turbolento processo di scambio3, misurato con la stazione mostrata in Figura 1 e illustrato teoricamente in Figura 2 e nel Filmato 1. Le particelle d'aria si manifestano come forme simili a rampe nei dati delle serie temporali di temperatura turbolenta e l'ampiezza e il periodo delle rampe vengono utilizzati per calcolare la densità del flusso (Figure 2 e 3). Con il metodo SR, l'ET per una data superficie di coltura è determinato calcolando la densità del flusso di calore latente (LE) come residuo della seguente equazione del bilancio energetico 
LE=R n-G-H,
Qui, LE è la densità del flusso di energia associata al cambiamento di fase dell'acqua dalla superficie di una coltura, Rn è la radiazione netta, G è la densità del flusso di calore del suolo (cioè l'energia condotta dentro o fuori dal terreno) e H è la densità del flusso di calore sensibile (cioè la densità del flusso di energia dalla superficie all'aria o viceversa che provoca un cambiamento di temperatura). Rn è un numero positivo quando il flusso netto è verso il basso (energia aggiunta alla superficie), LE e H sono numeri positivi quando il flusso è verso l'alto (energia aggiunta all'aria) e G è un numero positivo quando il flusso è verso il basso (energia aggiunta al suolo). LE (MJ/m2sec) viene quindi diviso per il calore latente di evaporazione (L=2,45 MJ/kg) per ottenere la densità di flusso di massa del vapore acqueo dalla superficie (cioè ET).
Le misurazioni di R, n e G sono relativamente semplici e poco costose. Le misure dirette di H sono più complesse e richiedono l'acquisizione di dati ad alta frequenza. Il metodo più comune per determinare H è con la covarianza parassita; tuttavia, l'anemometro sonico richiesto per questo metodo è costoso, complesso e, di conseguenza, non ampiamente utilizzato da agronomi, orticoltori o ingegneri per determinare H e LE. D'altra parte, l'H derivato dalla tecnica SR è ottenuto con un metodo più semplice e meno costoso, che utilizza termocoppie a filo sottile per misurare le temperature dell'aria ad alta frequenza all'interfaccia superficie-atmosfera. Nonostante la semplicità dell'SR, le misure di corrente richiedono ancora la calibrazione rispetto alla stima della covarianza parassita di H di un anemometro sonico per ottenere una densità di flusso di calore ragionevole.
Il successo dell'implementazione di una torre di flusso SR per le misure ET può essere una sfida scoraggiante, specialmente per molti ricercatori agricoli senza una formazione formale in scienze atmosferiche. Le misure di SR e eddy covariance richiedono competenze tecniche sofisticate sia nella programmazione di data logger per eseguire attività con strumentazione complessa sia nella scrittura di programmi informatici per post-elaborare i dati grezzi di turbolenza in flussi significativi. Qui descriviamo come configurare una stazione di campo, installare i sensori e utilizzare il nostro nuovo programma di registrazione dati chiavi in mano per le procedure di raccolta e post-elaborazione dei dati.

<table><tbody><tr><td>Registratore di dati</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td>Custodia per datalogger <td>CR1000</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>ENC12/14-SC</td><td></td></tr><tr><td>Torre (6 piedi) con messa a terra e parafulmini</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>CM6</td><td></td></tr><tr><td>Braccio trasversale (4 piedi)</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>CM204</td><td></td></tr><tr><td>Raccordo incrociato Nu-rail</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>17953</td><td></td></tr><tr><td>Alimentatore (12 V) con regolatore e batteria</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td>Regolatore del caricabatterie <td>PS100</td><td></td></tr><tr><td>(12 V)</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td>Cavo di prolunga della batteria <td>CH100</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>6186</td><td></td></tr><tr><td>Cavo di prolunga per termocoppia</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>Termocoppie FWC-20</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Campbell Scientific, Inc.</td>Anemometro sonico <td>FW3</td><td></td></tr><tr><td>3D con collo lungo</td><td>RM Young Company</td><td>81000 RE</td><td></td></tr><tr><td>8 cavo conduttore per anemometro</td><td>RM Young Company</td><td>18660</td><td></td></tr><tr><td>Piastre di flusso di calore del suolo</td><td>REBS, Inc.</td><td>HFT3.1</td><td></td></tr><tr><td>Termocoppie per terreno</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>Radiometro TCAV</td><td></td></tr><tr><td>Net con cavo</td><td>Kipp and Zonen, Inc.</td><td>NR Lite 2</td><td></td></tr><tr><td>Supporto da palo per radiometro</td><td>Kipp and Zonen, Inc.</td><td>L-CMB1</td><td></td></tr></tbody></table>

rinnovo di superficie: un metodo avanzato micrometeorologici per la misurazione e l&#39;elaborazione del campo scala dell&#39;energia densità di flusso di dati

Surface Renewal: An Advanced Micrometeorological Method for Measuring and Processing Field-Scale Energy Flux Density Data

I metodi micrometeorologici avanzati sono diventati sempre più importanti nelle scienze del suolo, delle colture e dell'ambiente. Per molti scienziati senza una formazione formale in scienze atmosferiche, queste tecniche sono relativamente inaccessibili. Il rinnovo della superficie e altri metodi di misurazione del flusso richiedono una comprensione della meteorologia dello strato limite e una formazione approfondita nella strumentazione e nei molteplici programmi di gestione dei dati. Per migliorare l'accessibilità di queste tecniche, descriviamo la teoria alla base delle misure di rinnovo della superficie, dimostriamo come configurare una stazione di campo per il rinnovo della superficie con calibrazione della covarianza parassita e utilizziamo il nostro programma di data logger chiavi in mano open source per eseguire l'acquisizione e l'elaborazione dei dati di flusso. Il nuovo programma chiavi in mano restituisce all'utente una semplice tabella di dati con i flussi corretti e i parametri di controllo della qualità ed elimina la necessità per i ricercatori di spostarsi tra più programmi di elaborazione per ottenere i dati finali del flusso. Un esempio di dati generati da queste misurazioni dimostra come viene misurato l'uso dell'acqua delle colture con questa tecnica. Le informazioni di output sono utili ai coltivatori per prendere decisioni di irrigazione in una varietà di ecosistemi agricoli. Queste stazioni sono attualmente impiegate in numerosi esperimenti sul campo da parte dei ricercatori del nostro gruppo e del California Department of Water Resources nelle seguenti colture: riso, vino e uva passa, erba medica, mandorlo, noce, pesca, limone, avocado e mais.

L'acquisizione delle componenti Rn e G dell'equazione del bilancio energetico è relativamente semplice ed economica. Le misurazioni di H sono più complesse e richiedono tracce di temperatura ad alta frequenza, misurate con una termocoppia a filo sottile per il rinnovo superficiale o con un anemometro a suono per la covarianza di vortici. Un esempio di traccia di temperatura misurata con una termocoppia a filo sottile è rappresentato nella Figura 9, e mostra la necess...

Il rinnovo della superficie è un metodo micrometeorologico che viene utilizzato sempre più spesso per determinare i flussi di energia, ma la sua complessità tecnica lo rende inaccessibile a un vasto pubblico. Descriviamo i passaggi necessari per impostare e calibrare una stazione di campo di rinnovo della superficie, per acquisire ed elaborare i dati e per interpretare correttamente i risultati.

Rinnovo di superficie: un metodo avanzato micrometeorologici per la misurazione e l&#39;elaborazione del campo scala dell&#39;energia densità di flusso di dati

Advanced micrometeorological methods have become  increasingly important in soil, crop, and environmental sciences.  For many scientists without formal ...

L'obiettivo generale di questa procedura è installare un sistema di rinnovo superficiale per misurare ed elaborare dati di densità del flusso energetico su scala campionaria. Questo viene realizzato innanzitutto installando nel campo l'involucro del datalogger della torre e il pannello solare. Il secondo passaggio consiste nel fissare i sensori alla torre.Successivamente, i cavi del sensore vengono collegati al datalogger. L'ultimo passaggio consiste nell'interfacciare il datalogger con un laptop, caricare il programma sul datalogger e verificare che il datalogger stia ricevendo i segnali dai sensori. In definitiva, il metodo del ricambio superficiale viene utilizzato per misurare l'evapotraspirazione di un ecosistema, fornendo informazioni utili agli agricoltori per prendere decisioni riguardo all'irrigazione in diversi tipi di ecosistemi agricoli.Sebbene il metodo fornisca informazioni per quanto riguarda l'uso agricolo e urbano dell'acqua, ha anche applicazioni negli ecosistemi naturali, ad esempio nella silvicoltura e nelle zone umide. Le implicazioni di questa tecnica riguardano la gestione dell'irrigazione poiché l'evapotraspirazione è la principale causa di perdita di acqua

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Descriviamo un metodo relativamente rapido (30 min) e realistico per la misurazione simultanea del foglio conduttanza idraulica...

Misurazione della Leaf conduttanza idraulica e conduttanza stomatica e le loro risposte ad irraggiamento e disidratazione con il metodo del flusso evaporativo (EFM)

Qui, presentiamo un protocollo per misurare, con alta risoluzione spaziale, la pressione superficiale instabile nei flussi turbolenti. Questo metodo dimostra la costruzione di una sonda microfonica remota (RMP) e la determinazione della sua complessa funzione di trasferimento dipendente dalla frequenza. Viene presentata e convalidata una determinazione analitica della risposta dinamica.

La misurazione della pressione instabile superficie utilizzando una sonda microfono remoto

Modelli spaziali di erosione e deposizione possono essere dedotte dalle differenze in elevazione di terreno mappato a incrementi di tempo appropriato. Tali cambiamenti in elevazione sono correlati ai cambiamenti in carbonati vicino alla superficie del suolo. Qui vengono descritti metodi ripetibile per misure in campo e in laboratorio di questi metodi di analisi quantitativi e dati.

Misura e mappatura modelli di erosione e deposizione relazionati al suolo carbonato concentrazioni sotto gestione agricola

Che caratterizzano l'erosione da dendrogeomorphology ha solitamente focalizzata sulla ricerca con precisione l'ora di inizio dell'esposizione principale, mediante l'esame macroscopico o cambiamenti di livello delle cellule causato da esposizione. Qui, vi offriamo una descrizione dettagliata di diverse nuove tecniche per ottenere più precisi tassi di erosione da microtopographic altamente accurati dati.

Laboratorio e campo protocollo per la stima di tassi di erosione del foglio da Dendrogeomorphology

Processi di paesaggio sono componenti critici della formazione del terreno e svolgono un ruolo importante nel determinare la proprietà del suolo e struttura spaziale in paesaggi. Vi proponiamo un nuovo approccio usando la regressione stepwise componente principale per predire la ridistribuzione del suolo e carbonio organico del suolo attraverso varie scale spaziali.

Utilizzo di componenti Principal per Scaling Up modelli topografici per mappare la ridistribuzione del suolo e del suolo di carbonio organico

Il protocollo presentato utilizza il metodo della covarianza eddy in luoghi non tipici, applicabile a tutti i tipi di ecosistemi a baldacchino a corto raggio con area limitata, in un sito di lancio del vento attualmente riforestato in Polonia. Vengono descritti i dettagli relativi alla misurazione delle regole di configurazione del sito, dei calcoli del flusso e del controllo qualità e dell'analisi dei risultati finali.

Misurazioni di flussi di CO2 in siti di covarianza Eddy non ideali

Una stima accurata dell'indice di area foglia (LAI) è fondamentale per molti modelli di flussi di materiale ed energia all'interno degli ecosistemi vegetali e tra un ecosistema e lo strato limite atmosferico. Pertanto, tre metodi (trappole per lettiera, tecnica dell'ago e PCA) per effettuare misurazioni precise del LAI erano nel protocollo presentato.

Stima dell'indice dell'area foglia utilizzando tre metodi distinti in stand deciduous puro

La stima rapida e precisa dell'indice di area fogliare (LAI) negli ecosistemi terrestri è fondamentale per un'ampia gamma di studi ecologici e per la calibrazione dei prodotti di telerilevamento. Qui è presentato il protocollo per l'utilizzo del nuovo dispositivo ottico LP 110 per effettuare misurazioni LAI in situ a terra.

Misurazione sul campo dell'indice di area fogliare efficace utilizzando un dispositivo ottico nella chioma della vegetazione

I recenti progressi nei sistemi aerei a pilotaggio remoto (RPAS) consentono una risoluzione inferiore al metro, ideale per il monitoraggio del recupero delle foreste. L'integrazione dell'intelligenza artificiale (AI) consente di ottenere informazioni più approfondite da grandi set di dati telerilevati. Questo protocollo migliora il monitoraggio sostenendo una valutazione e una gestione più efficienti dei terreni forestali che si stanno riprendendo dalle perturbazioni.

Raccolta ed elaborazione di dati telerilevati basati su droni da utilizzare nel monitoraggio del recupero forestale

Questo articolo presenta la tecnica della Termoriflettanza nel Dominio della Frequenza (FDTR) per la caratterizzazione termica locale non distruttiva e l'imaging di immagini termiche.

La Tecnica della Termoriflettanza nel Dominio della Frequenza per le Misurazioni delle Proprietà Termiche

Scopri come installare e calibrare un sistema di rinnovo di superficie per misurare la densità di flusso energetico a scala di campo. Questo metodo micrometeorologico fornisce dati affidabili sull'evapotraspirazione per ottimizzare le decisioni di irrigazione agricola.

Rinnovo di superficie: un metodo avanzato micrometeorologici per la misurazione e lelaborazione del campo scala dellenergia densità di flusso di dati (Video) | JoVE Journal

Rinnovo di superficie: un metodo avanzato micrometeorologici per la misurazione e l'elaborazione del campo scala dell'energia densità di flusso di dati

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