Method Article

Odnawianie powierzchni: zaawansowana metoda mikrometeorologiczna do pomiaru i przetwarzania danych o gęstości strumienia energii w skali pola

DOI:

10.3791/50666

⸱

December 12th, 2013

 ,  ,  ,  ,  , 
1Crops Pathology and Genetics Research Unit, United States Department of Agriculture-Agricultural Research Service, 2Department of Viticulture & Enology, University of California, Davis, 3Faculty of Agricultural Sciences, University of Chile, 4Atmospheric Science, University of California, Davis, 5URS Corporation Australia Pty. Ltd.

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Odnawianie powierzchni to metoda mikrometeorologiczna, która jest coraz częściej używana do określania strumieni energii, ale jej techniczna złożoność czyni ją niedostępną dla szerokiego grona odbiorców. Opisujemy kroki niezbędne do skonfigurowania i skalibrowania stacji terenowej do odnawiania powierzchni, do pozyskiwania i przetwarzania danych oraz do prawidłowej interpretacji wyników.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zaawansowane metody mikrometeorologiczne stają się coraz ważniejsze w naukach o glebie, uprawach i środowisku. Dla wielu naukowców bez formalnego wykształcenia w dziedzinie nauk o atmosferze techniki te są stosunkowo niedostępne. Odnawianie powierzchni i inne metody pomiaru strumienia wymagają zrozumienia meteorologii warstwy granicznej oraz intensywnego szkolenia w zakresie oprzyrządowania i wielu programów do zarządzania danymi. Aby poprawić dostępność tych technik, opisujemy teorię leżącą u podstaw pomiarów odnawiania powierzchni, pokazujemy, jak skonfigurować stację terenową do odnawiania powierzchni z kalibracją kowariancji wirów oraz wykorzystujemy nasz gotowy do użycia program rejestratora danych typu open source do akwizycji i przetwarzania danych strumienia. Nowy, gotowy program zwraca użytkownikowi prostą tabelę danych z skorygowanymi strumieniami i parametrami kontroli jakości, a także eliminuje potrzebę przełączania się badaczy między wieloma programami przetwarzania w celu uzyskania końcowych danych dotyczących strumienia. Przykład danych wygenerowanych na podstawie tych pomiarów pokazuje, w jaki sposób mierzy się zużycie wody przez rośliny uprawne za pomocą tej techniki. Informacje wyjściowe są przydatne dla hodowców przy podejmowaniu decyzji dotyczących nawadniania w różnych ekosystemach rolniczych. Stacje te są obecnie wykorzystywane w licznych eksperymentach terenowych przez naukowców z naszej grupy i Kalifornijskiego Departamentu Zasobów Wodnych w następujących uprawach: winnice ryżu, wina i rodzynek, lucerna, migdały, orzech włoski, brzoskwinia, cytryna, awokado i kukurydza.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niedobór wody zagraża zrównoważonemu rolnictwu w suchych regionach uprawy. Sytuacja ta prawdopodobnie pogorszy się wraz ze zmieniającymi się warunkami klimatycznymi i rosnącą konkurencją między podmiotami rolniczymi, komunalnymi, przemysłowymi i konserwatorskimi o ograniczone zasoby wody. Aby poradzić sobie z tym ciągłym dylematem, hodowcy nieustannie poszukują sposobów na poprawę wydajności nawadniania, a technologia, która lepiej szacuje zużycie wody przez uprawy (tj. ewapotranspirację, ET) w czasie rzeczywistym, oraz lepsze metody agrometeorologiczne z pewnością pomogą w tych wysiłkach. Obecne technologie stosowane przez hodowców do szacowania ET zależą od....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

  1. Wykonaj analizę kierunku wiatru i śladu węglowego przed instalacją w terenie; ten krok jest ważny, aby upewnić się, że wieża jest odpowiednio usytuowana, aby uchwycić reprezentatywny strumień w badanym polu.
    1. Przed ustanowieniem stacji terenowej należy ocenić dominujący kierunek wiatru na powierzchni badawczej i określić, ile pobierania (odległości pod wiatr) jest potrzebne dla danego zastosowania. Odległość pobierania zależy od wysokości mierzonej powierzchni i wysokości instrumentów4. Ogólnie rzecz biorąc, pobieranie wynosi 100 metrów z wiatrem na każdy metr powyżej punktu środkowego czaszy, w którym znajdują się czujniki.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uzyskanie składowych Rn i G równania bilansu energetycznego jest stosunkowo proste i tanie. Pomiary H są bardziej złożone i wymagają śladów temperatury o wysokiej częstotliwości mierzonych za pomocą termopary z cienkiego drutu w celu odnowienia powierzchni lub anemometru sonicznego w celu kowariancji wirów. Przykładowy ślad temperatury mierzony za pomocą termopary z cienkiego drutu jest przedstawiony na rysunku 9 i pokazuje potrzebę analizy matematycznej w celu wyodr.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Metoda odnawiania powierzchni stanowi namacalną okazję do opracowania samodzielnej i niedrogiej techniki ilościowego określania zużycia wody przez rośliny uprawne w czasie rzeczywistym. Ostatnie postępy w przetwarzaniu sygnałów, programowaniu rejestratorów danych, kalibracji i zarządzaniu danymi sprawiły, że cel ten stał się jaśniejszy. Ten manuskrypt oraz nasz niedawno opracowany program rejestratora danych pod klucz6 sprawiają, że zaawansowane metody mikrometeorologiczne są bardziej dostępne dla badaczy roln.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy oświadczają, że nie mają obecnie konkurencyjnych interesów finansowych.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Częściowe wsparcie dla tych badań zostało udzielone przez J. Lohr Vineyards & Wines, National Grape and Wine Institute, grant NIFA Specialty Crops Research Initiative dla AJM, oraz finansowanie USDA-ARS CRIS (Research Project #5306-21220-004-00).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Rejestrator danychCampbell Scientific, Inc.danych CR1000
Campbell Scientific, Inc.ENC12/14-SC
Wieża (6 stóp) z uziemieniem i piorunochronamiCampbell Scientific, Inc.CM6
Ramię poprzeczne (4 stopy)Campbell Scientific, Inc.CM204
Łącznik zwrotnicy Nu-railCampbell Scientific, Inc.17953
Zasilacz (12 V) z regulatorem i bateriąCampbell Scientific, Inc.PS100
(12 V)Campbell Scientific, Inc.CH100
CampbellScientific, Inc.6186
Przedłużacz termoparyCampbell Scientific, Inc.Termopary FWC-20
Campbell Scientific, Inc.FW3
3D z długą szyjkąRM Young Company81000 RE
8 przewód żyłowy do anemometruRM Young Company18660
Płyty strumienia ciepła glebyREBS, Inc.HFT3.1
Termopary gleboweCampbell Scientific, Inc.Radiometr sieciowy TCAV
zKipp and Zonen, Inc.NR Lite 2
Wytrzymały uchwyt do montażu na słupie do radiometruKipp and Zonen, Inc.L-CMB1
Obudowa rejestratora Regulator ładowarki Przedłużacz akumulatora Anemometr soniczny

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Moratiel, R., Martínez-Cob, A. Evapotranspiration of table grape trained to a gable trellis system under netting and black plastic mulching. Irrigation Science. 30 (3), 167-178 (2011).
  2. DWR (Department of Water Resources). California Water Plan Update, Bulletin 160-05. , Califo....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Surface RenewalEddy CovarianceFlux Data AcquisitionData Logger ProgramField Station SetupSensor InstallationEnergy Flux DensityEvapotranspiration MeasurementIrrigation ManagementAgricultural Ecosystems

Related Articles