Method Article

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

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

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

חידוש פני השטח היא שיטה מיקרומטאורולוגית המשמשת יותר ויותר לקביעת שטפי אנרגיה, אך המורכבות הטכנית שלה הופכת אותה לבלתי נגישה לקהל רחב. אנו מתארים את השלבים הדרושים להקמה וכיול של תחנת שדה לחידוש פני השטח, לרכישה ועיבוד נתונים ולפירוש נכון של התוצאות.

Abstract

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

שיטות micrometeorological מתקדמות הפכו חשובות יותר ויותר באדמה, לחתוך, ומדעי הסביבה. עבור מדענים רבים ללא הכשרה פורמלית במדעי אטמוספרה, בטכניקות אלה הן יחסית נגישים. חידוש פני השטח ושיטות מדידת שטף אחרות דורשים הבנה של מטאורולוגיה שכבת גבול והכשרה מקיפה במכשור ומספר רב של תוכניות לניהול נתונים. כדי לשפר את הנגישות של טכניקות אלה, אנו מתארים את התאוריה הבסיסית של מדידות חידוש פני השטח, להדגים כיצד להגדיר את תחנת שדה לחידוש פני השטח עם כיול שונות משותפת מערבולת, ולנצל את התכנית לוגר נתונים סוהר הקוד הפתוח שלנו לבצע רכישת נתונים שטף ועיבוד . תכנית סוהר החדשה מחזירה למשתמש טבלת נתונים פשוטה עם והנתיבים תיקנו ופרמטרי בקרת איכות, ומבטלת את הצורך בחוקרים להסעות בין תוכניות עיבוד מרובות כדי להשיג את השפעת הסופיתx נתונים. דוגמא של הנתונים המופקים ממדידות אלה מדגימה כיצד שימוש במי יבול נמדד בטכניקה זו. פלט המידע שימושי למגדלים בקבלת החלטות בהשקיה במגוון רחב של מערכות אקולוגיות חקלאיות. תחנות אלה כיום פרוסות בניסויי שדה רבים על ידי חוקרים בקבוצה שלנו וקליפורניה מחלקת משאבי מים בגידולים הבאים: כרמי אורז, יין וענבים, צימוקים, אספסת, שקדים, אגוזי מלך, אפרסק, לימון, אבוקדו, ותירס.

Introduction

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

מחסור במים מאיים על קיימות חקלאית באזורי גידול יבשים. מצב זה צפוי להחמיר עם תנאי האקלים המשתנים והתחרות הגוברת בין גופים חקלאיים, עירוניים, תעשייתיים ושימור על אספקת מים מוגבלת. כדי להתמודד עם הדילמה המתמשכת הזו, מגדלים מחפשים ללא הרף דרכים לשפר את יעילות ההשקיה, וטכנולוגיה שמעריכה טוב יותר את השימוש במים של יבול (כלומר אידוי, ET) בזמן אמת, ושיטות אגרומטאורולוגיות טובות יותר בהחלט יעזרו למאמצים אלה. הטכנולוגיות הנוכחיות המשמשות את המגדלים להערכת ET תלויות בשימוש באידוי ייחוס (ET0) ומקדם יבול אמפירי (Kc), שניהם רגישים מאוד לטעויות הערכה. אגרומטאורולוגים גם מודדים ET כדי להעריך טיפולים ניסיוניים לשיפור יעילות השימוש במים בגידולים1

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

Protocol

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

  1. בצע ניתוח כיוון רוח וטביעת רגל לפני התקנת השדה; שלב זה חשוב כדי להבטיח שהמגדל ממוקם כראוי כדי ללכוד את השטף המייצג בשדה המחקר.
    1. לפני הקמת תחנת השדה, עליך להעריך את כיוון הרוח השורר בחלקת המחקר, ולקבוע כמה אחזור (מרחק במעלה הרוח) נדרש עבור היישום הספציפי שלך. מרחק האחזור תלוי בגובה המשטח שיש למדוד ובגובה המכשירים4. בדרך כלל, האחזור הוא 100 מטר במורד הרוח עבור כל מטר מעל נקודת האמצע של החופה בה נמצאים החיישנים.
  2. בהתאם לצרכי המערך הספציפי, חבר חיישנים ללוגר הנתונים והכן כמה שיותר מהציוד לפני היציאה לשטח. התקן את התוכנית בלוגר לפני פריסת השטח ובדוק שהלוגר פועל כראוי באמצעות השלבים המתוארים להלן.
    1. חבר מחש....

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

Results

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

רכישת רכיבי Rn ו-G של משוואת מאזן האנרגיה היא פשוטה וזולה יחסית. מדידות H מורכבות יותר ודורשות עקבות טמפרטורה בתדר גבוה הנמדדות עם צמד תרמי חוט דק לחידוש פני השטח או מד רוח קולי לשונות מערבולת. עקבות טמפרטורה לדוגמה שנמדדו עם צמד תרמי חוט דק מיוצגת באיור 9, והיא מראה את הצורך בניתוח מתמטי כדי לחלץ את האות מנתונים גולמיים אלה (ראה פרטי הניתוח ב-3,8-13). בדיקה ויזואלית של נתונים אלה מגלה שלוש או ארבע רמפות ראשיות המסתיימות בכ-12, 35, 46 ו-72 שניות (א.......

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

Discussion

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

שיטת חידוש פני השטח מהווה הזדמנות מוחשית לפתח טכניקה עצמאית וזולה לכימות השימוש במי יבול בזמן אמת. ההתקדמות האחרונה בעיבוד אותות, תכנות אוגרי נתונים, כיול וניהול נתונים הביאה מטרה זו למיקוד ברור יותר. כתב יד זהותוכנית אוגרי הנתונים שפיתחנו לאחרונה הופכים שיטות מיקרומטאורולוגיות מתקדמות לנגישות יותר עבור חוקרים חקלאיים. ניתן להוריד את טבלת הפלט מתוכנית הנתונים המוכנה להפעלה המכילה את תנאי מאזן האנרגיה ומשתני האבחון באמצעות חיבור מרוחק או ישיר, מה שמוסיף נוחות משמעותית למשתמשי התוכנית במהלך ביקורים באתר. אנו צופ.......

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

Disclosures

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

המחברים מצהירים כי אין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים כיום.

Acknowledgements

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

תמיכה חלקית למחקר זה ניתנה על ידי J. Lohr Vineyards & Wines, המכון הלאומי לענבים ויין, מענק של NIFA Specialty Crops Research Initiative ל-AJM, ומימון USDA-ARS CRIS (פרויקט מחקר #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
לוגר הנתוניםקמפבל סיינטיפיק, בע"ממארז CR1000
Dataloggerקמפבל סיינטיפיק, בע"ממגדל ENC12/14-SC
(6 רגל) עם מוטות הארקה וברקקמפבל סיינטיפיק, בע"CM6
זרוע צולבת (4 רגל)קמפבל סיינטיפיק, בע"מCM204
קרוסאובר Nu-rail מתאיםל-Campbell Scientific, Inc.17953
ספק כוח (12 וולט) עם ווסת וסוללהCampbell Scientific, Inc.PS100
(12 וולט)קמפבל סיינטיפיק, בע"מCH100
קמפבל סיינטיפיק, בע"מ6186
כבל מאריך צמד תרמיקמפבל סיינטיפיק, בע"מFWC-20
צמדים תרמייםקמפבל סיינטיפיק, בע"מFW3
3D מד רוח קולי עם צוואר ארוךRM Young Company81000 RE
8 כבל מוליך למד רוחRM Young Company18660
לוחות שטף חום קרקעREBS, Inc.HFT3.1
צמדים תרמיים לקרקעקמפבל סיינטיפיק, בע"רדיומטר TCAV
Net עם כבלKipp and Zonen, Inc.NR Lite 2
תושבת מוט כבדה עבור רדיומטרKipp and Zonen, Inc.L-CMB1
מווסת מטען כבל מאריך סוללה מ

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