Протокол для проектирования и строительства резервуара почвы сопряжено с небольшим климат-контролем аэродинамической трубе, чтобы изучить эффекты атмосферных воздействий на испарение представлены. Оба танка почвы и аэродинамической трубе приборами с датчиков технологий для непрерывного измерения в месте условий окружающей среды.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Исследуя влияние атмосферных воздействий на испарение: Экспериментальная интеграция пограничного слоя атмосферы и приповерхностном слое грунта
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
На испарение напрямую влияет взаимодействие между атмосферой, поверхностью земли и подземными слоями почвы. Эта работа направлена на экспериментальное изучение испарения при различных поверхностных граничных условиях, чтобы улучшить наше текущее понимание и характеристику этого многофазного явления, а также проверить численные теории тепло- и массообмена, которые связывают поток Навье-Стокса в атмосфере и поток Дарса в пористой среде. Экспериментальные данные были собраны с помощью уникального грунтового резервуара, сопряженного с небольшой аэродинамической трубой с климат-контролем. Экспериментальная установка была оснащена набором современных сенсорных технологий для непрерывного и автономного сбора информации о влажности почвы, тепловых свойствах почвы, температуре почвы и воздуха, относительной влажности и скорости ветра. Этот экспериментальный аппарат может быть использован для получения данных в хорошо контролируемых граничных условиях, что позволяет лучше контролировать и собирать точные данные в масштабах, представляющих интерес, невозможных в полевых условиях. Индуцированный поток воздуха с несколькими различными скоростями ветра над поверхностью почвы привел к уникальному поведению тепло- и массопереноса на различных стадиях испарения.
Введение
Понимание взаимодействия между сушей и атмосферой имеет первостепенное значение для нашего понимания многих сегодняшних мировых проблем, таких как утечки геологически поглощенного диоксида углерода в почве, изменение климата, воды и продуктов питания, точного обнаружения мин и восстановление грунтовых вод и почвы. Кроме того, первичные обмен тепла и воды, которые управляют глобальным и региональным метеорологические условия возникают на поверхности Земли. Многие погодные и климатические явления (например, ураганы, Эль-Ниньо и # 241; о, засухи и т.д.) принципиально управляемые процессы, связанные с атмосферной поверхности суши взаимодействий 1.<....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Примечание: Лабораторные испытания выполняют с использованием двумерного лабораторном масштабе бак сопряженную с климат-контролем в аэродинамической трубе аппарата. И масштаб бак скамейка и аэродинамической трубе приборами с различными сенсорных технологий. Следующий протокол будет сначала обсудить строительство и подготовку почвы, бак с последующим обсуждением аэродинамической трубе и приборов обоих. Размеры бак, размеры аэродинамической трубе, количество датчиков, и тип технологии датчика, представленные может быть изменен, чтобы удовлетворить потребности конкретной экспериментальной установки. Протокол, представленные ниже, используются экспериментально изучить вл....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Целью эксперимента, представленного здесь было изучение влияния скорости ветра на испарение из голой почве. Основные свойства испытываемого грунта, используемого в настоящем исследовании, приведены в Таблице 2. В серии экспериментов проводили в котором различные граничные условия на поверхности почвы (т.е., скорость ветра и температура) были применены (Таблица 3). Хотя были выполнены четыре эксперимента на различных скоростях и температурах ветра, большинство экспериментальных .......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Цель этого протокола заключается в разработке экспериментальной установки и связанные с ними процедуры для генерации высоких данных пространственным и временным разрешением, необходимых для изучения земельных атмосферного взаимодействия в отношении процессов тепло- и массообмена. Экспериментальная установка состояла из бака почвы и небольшой аэродинамической трубе, оба из которых были оснащены множеством датчиков для измерения соответствующих почвенных и атмосферных переменных (например, скорость ветра, относит.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Благодарности
Это исследование было профинансировано армии США Исследования Award Управление W911NF-04-1-0169, научно-исследовательского и технологического центра инженерного (ERDC) и Национального научного фонда грант EAR-1029069. Кроме того, это исследование было поддержано летней программы в Бакалавриат исследований грант штата Колорадо. Авторы хотели бы поблагодарить Райан Tolene и Пола Шульте за их вклад.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| ECH2O EC-5 Датчик влажности почвы (25) | Decagon Devices Inc. Decagon.com | 40593 | Для получения подробной информации посетите: http://www.decagon.com/products/soils/volumetric-water-content-sensors/ec-5-soil-moisture-small-area-of-influence/. Частота дискретизации с интервалом 10 минут, точность составляет ± 3% и собирайте данные с помощью регистраторов данных Em50 |
| ECT Датчик температуры почвы/воздуха (19) | Decagon Devices Inc. Decagon.com | 40651 | Технические характеристики см. в http://www.decagon.com/products/canopy-atmosphere/temperature/ect-air-temperature/. Частота дискретизации с интервалом 10 мин, точность ± 0,5 ° C, Измерять в пределах температуры 5 и 40 ° C, и собирайте данные с помощью регистраторов данных Em50 |
| EHT Relative Humidity and Temperature Sensor (5) | Decagon Devices Inc. Decagon.com | Н/Д | Частота выборки с интервалом 10 минут, точность составляет ± 3% от относительной влажности от 5% до 100% и собирайте данные с помощью регистраторов данных Em50. Для получения дополнительной информации посетите decagon.com |
| Em50 Data Logger (10) | Decagon Devices Inc. Decagon.com | 40800 | Для получения подробной информации посетите http://www.decagon.com/products/data-management/data-loggers/em50-digital-analog-data-logger/. Устройства ECH2O Decagon, извлекают данные с датчиков ECT, EC-5 и EHT, и каждый регистратор данных имеет 5 разъемов для датчиков и com-порт, который подключается от регистратора к USB к компьютеру |
| Весы Sartorius (1) | Sartorius Corporation | 11209-95 | Sartorius Model 11209-95, диапазон = 65 кг, Разрешение = ± 1 g |
| Инфракрасный обогреватель SalamandernCeramic Radiative Heater (1) | Mor Electric Heating Assoc., Inc. http://www.morelectricheating.com/ | FTE 500-240 | Требуется 5 нагревателей, отрегулируйте для получения правильной температуры окружающей среды/свободного потока |
| 2104 Система контроля температуры (1) | Chromalox | 2104 | Управление обогревателями
|
| Инфракрасный регулятор температуры (1) | Exergen Corporation | N/A | Контролирует температуру |
| [header] | |||
| Пито-статическая трубка из нержавеющей стали (1) | Dwyer Instruments, Inc. http://www.dwyer-inst.com/ | Серия 160 | Для получения подробной информации посетите http://www.dwyer-inst.com/Product/%20TestEquipment/PitotTubes/Series160. Частота отбора проб датчика составляет каждые 10 минут, он должен быть подключен к датчику дифференциального давления и анемометру, а собранные данные о давлении преобразовываться в скорости выигрыша с использованием уравнения Бернулли. |
| 1/2 дюйма акриловый (1) | Colorado Plastics http://www.coloradoplastics.com/ | N/A | Удельная теплоемкость 1,464 J кг<СУП>-1&nБСП; K-1, теплопроводность 0,2 W m-1 K-1, и плотность 1,150 кг m-3 |
| Материал воздуховодов из оцинкованной стали (1) | Home Depot | N/A | Материал, использованный для строительства аэродинамической трубы, а также круглые и прямоугольные воздуховоды использовались при строительстве и соединялись с помощью квадратного и круглого редукторного канала |
| Регулятор скорости Подключен к встроенному канаву вентилятора (1) | Suncourt, Inc. http://www.suncourt.com/ | VS200 | 15,3 см в диаметре Размещен в линию с круглым воздуховодом |
| Демпфер из оцинкованной стали (1) | Home Depot | N/A | Используется для контроля/снижения скоростей в аэродинамической трубе для данных о низких скоростях |
| Accusand #30/40 (1) | Unimin Corporation http://www.unimin.com/ | N/A | Этот песок представляет собой кварцевый песок и на 99,8% состоит из кварца, его форма зерен классифицируется как округлая, коэффициент однородности составляет примерно 1,2, а плотность зерен - 2,66 г/см<суп>3. |
Ссылки
- Surface and Planetary Boundary Layer. Web. , Available from: http://www.esrl.noaa.gov/research/themes/pbl/ (2014).
- Verstraete, M. M., Schwartz, S. A. Desertification and global change. Vegetatio. 91, 3-13 (1991).
- Warren, A. Desertification. The Physical Geog....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
