표면 갱신 : 밀도 데이터를 측정하고 처리 현장 규모 에너지 유출에 대한 고급 미기상 방법

이 절차의 전반적인 목표는 필드 스케일 에너지 플럭스 밀도 데이터를 측정하고 처리하기 위해 표면 재생 시스템을 설치하는 것입니다. 이것은 먼저 현장에 타워 데이터 로거 인클로저와 태양 전지판을 설치하여 수행됩니다. 두 번째 단계는 센서를 타워에 고정하는 것입니다.

다음으로 센서 와이어가 데이터 로거에 연결됩니다. 마지막 단계는 랩톱으로 데이터 로거에 인터페이스하고, 프로그램을 데이터 로거에 업로드하고, 데이터 로거가 센서로부터 신호를 수신하고 있는지 확인하는 것입니다. 궁극적으로 지표 재생은 생태계의 증발산을 측정하는 데 사용되며, 다양한 농업 생태계에서 관개 결정을 내리는 데 재배자에게 유용한 정보를 제공합니다.

이 방법은 농업 및 도시의 물 사용에 대한 통찰력을 제공하지만 예를 들어 임업 및 습지와 같은 자연 생태계에 대한 응용 프로그램도 있습니다. 이 기술의 의미는 관개 관리로 확장되는데, 이는 증발산이 작물 생산 시스템에서 수분 손실의 주요 원인이기 때문입니다. 일반적으로 이 방법을 처음 사용하는 개인은 장비를 설치하는 방법이나 제대로 작동하는지 확인하는 방법을 모르기 때문에 어려움을 겪을 것입니다.

이 방법에 대한 아이디어는 난류 데이터를 관찰한 후 표면 재생 개념을 화학 공학에서 대기 과학으로 적용했을 때 처음 떠올랐습니다. 이 절차는 우리 팀원인 Rick Snyder와 PA 및 박사후 연구원인 Arturo Calderone과 Tom Chaplin에 의해 시연될 것입니다. 필드 스테이션의 위치를 설정하고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 바람의 방향을 평가하여 이 실험을 시작합니다.

현장에 나가기 전에 실험실에서 가능한 한 많은 장비를 준비하십시오. 먼저 센서를 데이터 로거에 연결합니다. 그런 다음 RS 2 32 케이블을 랩톱과 데이터 로거 포트 사이에 연결합니다.

인터페이스 프로그램을 열어 데이터 로거와 통신한 다음 연결합니다. 그런 다음 턴키 데이터 로거 프로그램을 데이터 로거에 업로드합니다. 모든 센서의 데이터 값을 확인하여 모든 것이 올바르게 작동하는지 확인합니다.

연구 분야에서 스테이션에 대한 적절한 위치가 확인되면 타워를 설치하고 제공된 말뚝을 사용하여 타워의 발을 안정화합니다. 토양을 방해하지 않는 위치에서 미니 대형 망치로 긴 구리 접지봉을 토양에 두드립니다. 열유속판.

두꺼운 게이지의 와이어와 제공된 커넥터를 사용하여 접지봉을 타워에 연결합니다. 제조업체에서 제공한 U-볼트를 사용하여 데이터 로거 인클로저를 타워의 주축에 부착합니다. 점적 관개 이미터에서 떨어진 행 간 공간에 흰색 점이 5cm 길이로 위로 향하게 한 두 개의 토양 열유속판을 설치합니다.

열유속판 와이어를 데이터 로거 채널 3 및 4에 차동 입력 센서로 연결합니다. 지면 열유속 플레이트 위의 토양 부피에 걸쳐 토양 열전대를 설치하여 플레이트 위의 열 저장 변화를 설명합니다. 토양 열전대를 채널 5의 데이터 로거에 차동 센서로 연결합니다.

크로스 암에 네트 복사계를 설치합니다. 캐노피 위로 붐을 일으키고 남쪽을 가리킵니다. 네트 라디오미터를 채널 2의 데이터 로거에 연결합니다.

차동 센서로. 크로스 암의 한쪽 끝과 캐노피 위에 가는 와이어 열전대를 설치합니다. 기온은 10헤르츠 열전대에서 샘플링됩니다.

이러한 측정에는 일반적으로 76미크론 직경이 사용됩니다. 가는 와이어 열전대를 채널 1의 데이터 로거에 차동 센서로 연결하여 보라색 선은 H 1개, 빨간색 선은 L 개, 투명 와이어는 신호 접지로 연결합니다. 새로운 레일 조인트 피팅을 사용하여 크로스 암의 다른 쪽 끝에 음파 풍속계를 설치하여 10Hz에서 3차원 풍속과 음파 온도를 측정합니다.

Eddy 공분산 현열 플럭스를 계산하기 위해. 측정 영역의 중심이 가는 와이어 열전대와 동일한 높이에 위치하도록 음파 풍속계를 설치하십시오. 그런 다음 전원 공급 장치를 데이터 로거에 연결합니다.

데이터 로거 전면에 있는 RS 2 32 케이블 포트를 사용하여 노트북을 데이터 로거에 연결합니다. 턴키 데이터 로거 프로그램 사용. 모든 센서의 데이터 값을 확인하여 모든 것이 올바르게 작동하는지 확인하십시오.

새 레일 조인트의 나사를 풀고 그물 복사계를 고정하는 주 수직 마스트를 내립니다. 금속 실린더와의 접합부에서 절연된 열전대 와이어를 구부립니다. 노출된 열전대 와이어를 레몬 주스 병에 조심스럽게 담그고 노출된 와이어가 병에 부딪히지 않도록 합니다.

전선을 탈이온수 병에 담궈 센서에서 레몬 주스를 닦아냅니다. 금속과의 접합부에서 열전대 와이어를 다시 곧게 펴십시오. 그물 복사계에 탈이온수를 뿌리고 흡수성 물티슈로 말리십시오.

수직 마스트를 원래 위치까지 올립니다. 새 레일 고정 나사를 다시 조이고 그물 복사계의 수평을 맞춥니다. 미세 와이어 열전대로 측정된 온도 트레이스의 예가 여기에 표시됩니다.

이 추적은 이 원시 데이터에서 신호를 추출하기 위한 수학적 분석의 필요성을 보여줍니다. 이 데이터를 육안으로 검사하면 약 12, 35, 46 및 72초에서 끝나는 3개 또는 4개의 기본 경사로가 나타납니다. 모든 에너지 균형 구성 요소는 하루 중반에 피크 값이 발생하는 유사한 일주일 패턴을 따릅니다.

순 복사는 표면이 손실되는 것보다 더 많은 방사선을 받기 때문에 낮에는 양수이고 밤에는 표면이 받는 것보다 더 많은 방사선을 잃기 때문에 음수입니다. 북부 캘리포니아에서 화창한 봄날에 예상되는 일주일 곡선을 보여줍니다. 토양 열유속 밀도도 주간 패턴을 따릅니다.

낮에는 에너지가 지표에서 지면으로 전도되기 때문에 양수이고 밤에는 음수입니다. 더 많은 에너지가 아래에서 더 차가운 표면으로 전도됨에 따라 잠열 플럭스는 적절한 물이 있는 작물에 대한 예상 일주일 곡선을 따릅니다. 맑은 날씨에는 순 복사가 증발산을 위한 지배적인 에너지원입니다.

따라서 잠재 열유속 밀도 값은 활발하게 증산하는 작물에 대한 낮 동안의 순 복사의 변화를 추적합니다. 양의 순 복사 조건에서 사용 가능한 에너지의 대부분은 현열 플럭스 밀도와 토양 열 플럭스 밀도가 아닌 잠열 플럭스 밀도로 분할될 것으로 예상됩니다. 바람이 부는 밤에는 잠열 플럭스가 거의 0에 가까웠던 반면, 잔잔한 밤에는 음수였기 때문에 결로를 나타낼 수 있습니다.

그럼에도 불구하고, 잠열 플럭스에 대한 낮의 기여도는 밤의 기여도보다 훨씬 큽니다. 따라서 야간 값의 불확실성은 흥미롭지만 상대적으로 중요하지 않습니다. 일일 누적 증발산 값은 표면 재생 스테이션과 나란히 위치한 계량 lysimeter에 대해 잘 일치합니다.

밀 밭에서 계량 lysimeters는 작물 표면의 증발산 추정치를 위한 황금 표준으로 간주됩니다. 대부분의 날, 표면 재생 스테이션의 누적 증발산은 Lysimeter.Tower의 값보다 약간 높았습니다. 측정은 lysimeter 측정보다 더 넓은 영역에서의 플럭스를 나타내며, 이러한 측정 당시 lysimeter의 밀은 식물 및 나머지 밭보다 약 10cm 짧고 밀도가 낮았습니다.

따라서 장비를 설치하는 동안 플럭스 타워에서 더 높은 증발산 값이 예상되었습니다. 사이트를 떠나기 전에 센서가 로거에 값을 반환하는지 확인하는 것이 중요합니다. 이 절차를 따르십시오. 잎의 수분 잠재력과 같은 다른 측정은 발달 후 식물의 물 상태와 같은 다른 질문에 답하기 위해 사용할 수 있습니다.

이 기술은 농업 분야의 연구자들이 다양한 작물에서 밭 규모의 물 사용을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.