Summary
مع ظهور أجهزة الاستشعار البيئية الصغيرة والمنخفضة التكلفة، من الممكن الآن لنشر شبكات عالية الكثافة من أجهزة استشعار لقياس التباين فرط الحرارة المترجمة. هنا، نحن نقدم منهجية مفصلة لبناء نسخة مدمجة من درع الإشعاع هو موضح سابقا ملفقة مخصص للاستخدام مع ثيرموتشرونس غير مكلفة.
Abstract
يتزايد استخدام أجهزة استشعار درجات الحرارة المنخفضة التكلفة من علماء البيئة لتقييم التغير المناخي وتغيير في الجداول ذات الصلة إيكولوجيا. على الرغم من أن فعالية من حيث التكلفة، إذا لم تنشر مع الإشعاع الشمسي السليم التدريع، ستكون الملاحظات المسجلة من هذه المجسات متحيزة وغير دقيقة. الدروع الإشعاعية المصنعة فعالة في التقليل من هذا التحيز، ولكن تكلفة مقارنة بتكلفة أجهزة الاستشعار هذه. هنا، نحن نقدم منهجية مفصلة لبناء نسخة مدمجة من درع الإشعاع ملفقة مخصصة تم وصفه مسبقاً، وأكثر دقة من الطرق الأخرى التدريع المنشورة التي تسعى إلى تقليل تكاليف الحجم أو بناء درع. الأسلوب يتطلب مواد قليلة جداً: المموج الألواح البلاستيكية والألومنيوم إحباط شريط لاصق والعلاقات الكابل. وتستخدم أحد 15 سم والمربعات اثنين 10 سم من البلاستيك المموج لكل درع. بعد قطع والتهديف، وتسجيل وتدبيس الأوراق، شكل مربعات 10 سم أسفل الدرع طبقتين من الإشعاع الشمسي، بينما تشكل الطبقة العليا من مربع 15 سم. الأوراق الثلاث التي تجري جنبا إلى جنب مع العلاقات الكابل. هذا الدرع ضغط الإشعاع الشمسي يمكن تعليق، أو وضعها على أي سطح مستو. يجب الحرص على التأكد من أن الدرع تماما موازية على الأرض لمنع الإشعاع الشمسي المباشر من الوصول إلى أجهزة الاستشعار، وربما تسبب زيادة التحيز الحارة في المواقع المعرضة للشمس في الصباح وبعد الظهر بالنسبة للاصلي، وأكبر التصميم. ومع ذلك، كانت الفروق في درجات الحرارة المسجلة بين تصميم درع أصغر، والتعاقد والتصميم الأصلي صغيرة (يعني التحيز أثناء النهار = 0.06 درجة مئوية). تكاليف البناء هي أقل من نصف من تصميم درع الأصلي، ونتائج التصميم الجديد في صك أقل بروزا التي قد يكون من المفيد في كثير من البيئات الإيكولوجية الميدانية.
Introduction
ضوء الصنعية الاحترار العالمي، كان هناك اهتمام متزايد في تسجيل درجة حرارة الهواء في مجموعة متنوعة من الإعدادات لفهم والتنبؤ بالاستجابات البيئية للمناخ تغيير1،،من23. مع ظهور مسجلات البيانات البيئية الصغيرة والمنخفضة التكلفة (المشار إليها أيضا كالبيانات قطع الأشجار، أو ثيرموتشرونس، أو هيجروتشرونس)، من الممكن الآن لنشر شبكات عالية الكثافة من أجهزة استشعار لقياس التباين فرط الحرارة المترجمة، زيادة علماء البيئة القدرة على ملاحظة أكثر مباشرة على الظروف البيئية المحيطة بالكائنات الحية والنظم الإيكولوجية قيد الدراسة من ذوي الخبرة. مقارنة بالقائمة، محسوبة جيدا واختبار دقة — ولكن قليلة الموزعة – الطقس الدائمة محطات، مثل هذه الشبكات فرصاً لتقييم التباين المناخي في الجداول ذات الصلة إيكولوجيا ولكن قد يقلل من دقة أو القابلية للمقارنة من بين الدراسات إذا نشر متضارب أو غير لائق.
عادة ما تتطلب أجهزة استشعار درجة حرارة الهواء قرب سطح نوع من الإشعاع الشمسي التدريع لمنع التسخين المباشر لعنصر الاستشعار، مما سيؤدي في القياسات خطأ الحارة. تتضمن الطرق الشائعة للحد من التحيز الاستشعار: 1) باستخدام الميزات الموجودة في البيئة مثل الأشجار لتظليل4, 2) التحيز تصحيح و معايرة أجهزة الاستشعار5 التي تستمد التصويبات استناداً إلى خصائص أجهزة الاستشعار الحراري، واستخدام 3) المصنعة أو مخصص ملفقة شيلدز6،7. اختر العديد من الباحثين لاستخدام دروع ملفقة مخصصة بسبب نشر منخفضة التكلفة وسهلة، والضرورة في حالات حيث لا توفر الظروف البيئية الطبيعية التظليل. بيد أن استعراض الأدبيات الإيكولوجية أشارت إلى أن تصميم دروع ملفقة مخصصة اختلافاً كبيرا بين الدراسات، ونادراً ما يتم اختبار التصاميم الفردية للتأكد من دقتها. لم تختبر دروع يمكن أن تكون عرضه لسوء اختيار المواد والتصميم الذي يسبب تدفئة إضافية من جزيئات الهواء المحيطة مباشرة استشعار أو الاستيعاب المباشر للإشعاع الشمسي بأجهزة الاستشعار نفسها على حد سواء-مما يؤدي إلى تحيز متوسط يصل إلى 3 ° ج7. من ناحية أخرى، تصاميم بسيطة وفعالة من حيث التكلفة6،7 فعالة جداً في التدريع أجهزة الاستشعار (التحيز 1 درجة مئوية أو أقل) وقابلة للمقارنة إلى دروع الإشعاع المصنوعة تجارياً.
هنا، نحن نقدم منهجية مفصلة لبناء درع إشعاع ملفقة مخصصة سابقا تقييم7 للاستخدام مع أجهزة استشعار درجات الحرارة ثيرموتشرون غير مكلفة. تصميم درع تعديل أحد الموصوفة سابقا واختبارها في غابة صنوبر بونديروزا مفتوحة إعداد6. في التجارب التي أجريت مؤخرا لعدة تصميمات الدروع ملفقة مخصص، هذا الدرع الغيمية اختبار أدى إلى التحيز أدنى عندما يقترن ثيرموتشرونس الصغيرة7، ولكن وجدنا أنها مرهقة وواضح جداً لنشر في الميدان. تصميم البروتوكول المقترح هنا يقلل من أبعاد درع الإشعاع بنسبة 50%. هذا تخفيض في حجم له فوائد عديدة: 1) أقل بروزا، وذلك أقل عرضه للتلاعب، 2) أكثر عمليا استخدامها في مجموعة متنوعة من الإعدادات الإيكولوجية حيث يقتصر مساحة (مثلاً، في أشجار الشوارع الحضرية الأصغر)، 3) تكنولوجيا المعلومات هو أكثر دقة من الآخر نشر أساليب التدريع التي تحاول التقليل من حجم الدرع أو تكاليف تشييد7و 4) أقل تكلفة من التصميم الأصلي، وأكبر بسبب انخفاض كمية مواد البناء اللازمة. بعد أن وصف أساليب البناء، ونحن استكشاف أثر تخفيض الحجم على استشعار الدقة بالنسبة لتصميم درع الأصلي باستخدام النتائج من محاكمة ميدانية أجريت في ظروف عالية الإشعاع الشمسي إلى الأسفل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1-بناء درع الإشعاع
- باستخدام أداة سكين، يقتطع المموجة البلاستيكية المربعات (الشكل 1A). سوف يلزم واحد 15 سم مربع ومربعان 10 سم لكل درع.
- تخفيضات للطبقة العليا من درع الإشعاع الصغيرة (الشكل 1B؛ الصورة اليسرى):
- في مربع 15 سم، قياس 4 سم من حافة واحدة ورسم خط بقلم رصاص. استخدام المسطرة كدليل لنقاط على طول الخط. (هنا، "سجل" يعني باستخدام سكين لجعل خفض الإنتاج الذي يمر عبر طبقة واحدة فقط من صفائح البلاستيك المموج، بدلاً من الورقة بأكملها.) من الآن فصاعدا سوف يشار هذا حافة المربع اسم "أعلى" (الشكل 1B؛ الصورة اليسرى).
- قياس 3.8 سم من الحواف التي عمودي إلى السطر 4 سم. استخدام المسطرة كدليل لنقاط من أسفل حتى خط 4 سم (الشكل 1B؛ الصورة اليسرى).
- رسم خط من كل الزوايا فوق السطر 4 سم على تقاطع خطوط 4 سم و 3.8 سم. قص على طول هذا الخط (الشكل 1B؛ الصورة اليسرى).
- تخفيضات للطبقات الوسطى والسفلي من درع الإشعاع الصغيرة (الشكل 1B؛ والأوسط والحق الصور):
- المسطرة، باستخدام رسم مربع 6 سم في منتصف كل مربع 10 سم (الشكل 1B؛ والأوسط والحق الصور).
- نقاط جميع أنحاء ساحة 6 سم، ومن كل زاوية من 6 سم مربعا إلى زوايا الخارجي 10 سنتيمترات مربعة (الشكل 1B؛ والأوسط والحق الصور).
- استخدام الشريط رقائق الألومنيوم لتغطية تماما إلى جانب سجل مربع 15 سم واحد المربعات 10 سم، وإلى جانب الأمم المتحدة سجل 10 سم مربع أخرى.
- استخدام حفر 1/4 "بت، حفر ثقوب كما هو مبين في الشكل 1، في كل من الطبقات الدرع.
- إرفاق جهاز استشعار درجة حرارة على الجانب السفلي من 10 سنتيمترات مربعة، التي هي مسجلة في سجل الجانب، واثنين من الثقوب المحفورة في الوسط، عن طريق تشغيل الكابل التعادل عن طريق العيينة الإسكان الاستشعار (أو تركيب الجهاز الخاص به)، ومن خلال الثقوب في ميدان 10 سم يوارى (الشكل 1).
- طي الأوراق.
- اطوِ الورقة 15 سم على غرار ما سجل. وقد يلزم الضغط في حالة الشريط يجعل الجانبين ضيقة ويصعب على أمثال.
- شد اللوحات الثلاثية الصغيرة داخل رفرف الخلفي أكبر. عندما يتم ذلك بشكل صحيح، مرئية فقط مسجلة الجانبين من أعلى. قطع حافة رفرف مرة أخرى ينبغي أن يكون تدفق مع الجانبين مطوية.
- استخدام طبقة أخرى من الألومنيوم الشريط لتأمين الجانبين مطوية رفرف مرة أخرى. كما يمكن أن اللوحات الخلفية تدبيس معا، مع دباسة ثقيلة، لقوة إضافية.
- تأخذ الأوراق 10 سم وقرصة الجانبين معا على طول سجل خط قطري. استخدام دباسة ثقيلة، التيلة انتزعت الجانبين معا (الشكل 1E). وسيكون الناتج النهائي سلطانية مربعة شكل.
- ربط أوراق جنبا إلى جنب مع العلاقات الكابل 20 سم.
- بداية مع ورقة 10 سم مسجلة على الجانب unscored، مع ثلاثة ثقوب، وضع الجانب مسجلة لأسفل. مؤشر ترابط كابل تعادل من خلال ثقب الخلفي الأيسر من أوراق 10 سم على حد سواء. يغادر تباعد عمودي 2 سم بين ورقتين لضمان تدفق الهواء حول استشعار درجات الحرارة. كرر هذه الخطوة لثقب حق العودة (1E الشكل؛ والأوسط والحق الصور).
- تأخذ الورقة 15 سم ويمر كابل تعادل من خلال ثقبين جنبا بجنب، في الجزء الخلفي من اليسار (الشكل 1E؛ الصورة اليسرى). إرفاق هذا التعادل للأوراق 10 سم، كما ترك 2 سم مساحة بين الورقة 15 سم والجزء العلوي من الورقة الأعلى 10 سم. كرر هذه الخطوة الثقوب جنبا بجنب اثنين في الجزء الخلفي الأيمن (الشكل 1E؛ الصورة اليسرى).
- وأخيراً، يمر التعادل كابل واحد كل ثلاثة ثقوب الجزء الأمامي من الأوراق (كما هو موضح بالسهم؛ الشكل 1E). أحكم ربط الكابل، ضمان أن الفضاء حتى بين كافة الأوراق الثلاث (الشكل 1F).
- حفر ثقوب إضافية في النهاية الخلفية للمنتج النهائي بتجميعها لتسهيل المتصاعدة، حيثما اقتضت الحاجة. كلما يتم تحميل الدرع، ضمان أن الأوراق الثلاث تقع موازية للأرض.
رقم 1: إرشادات خطوة بخطوة لبناء درع إشعاع صغيرة- (أ) يتم قص المربعات 15 سم و 10 سم من الورقة كبيرة من البلاستيك المموج. (ب) ثم قص أوراق 15 سم وسجل، ويتم تسجيل الأوراق 10 سم للسماح بالانحناء للدرع بالشكل الصحيح. (ج) يتم حفر ثقوب على كل ورقة. (د) أجهزة الاستشعار مرتبط بأحد أوراق 10 سم. (ﻫ) الدرع يتم تجميعها باستخدام العديد من العلاقات الكابل. (و) الدرع النهائية جاهزة للتثبيت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
نتائج تمثيلية باستخدام ثيرموتشرونس تجهيزه الجديد، تصميم درع أصغر، تصميم درع أكبر الأصلي، وثيرموتشرونس مع درع الإشعاع لا تظهر في الشكل 2 و الشكل 3. وسجلت هذه البيانات في مكان مكشوف تماما الريفية قرب رالي، كارولاينا الشمالية (35.728 درجة شمالا، 78.680 ° ث)، وكانت ملحقة بمحطة الطقس جيدا معايرة دائمة تجهيزه فيسالا البلاتين مقاومة هواء استشعار درجة حرارة (HMP45C) شنت داخل درع الإشعاع مولتيبلاتي يستنشق الريح7. في الشكل 2 أ، تظهر بوكسبلوتس من الفروق في درجات الحرارة المسجلة بين أربعة أجهزة استشعار استخدام درع الإشعاع صغيرة، ومحطة الطقس الدائمة. الإيجابية هي العثور على التحيزات عبر جميع أجهزة الاستشعار اختبار أربعة (تعني التحيز = 0.56 درجة مئوية)، بل هي مماثلة لتلك التي عثر عليها باستخدام تصميم درع الأصلي، وأكبر (الشكل 2؛ ويعني = 0.56 درجة مئوية)، وهي أقل بكثير من التحيز من أجهزة الاستشعار دون رادع (الشكل 2 (ج) ; يعني = 1.23 درجة مئوية). شيلدز الصغيرة يؤدي إلى أجهزة الاستشعار تسجيل بعض درجات الحرارة الخارجة الحار بالنسبة إلى تصميم درع الأصلي (الشكل 2d)، على الرغم من أن الاختلافات العامة الصغيرة (يعني التحيز = 0.16 درجة مئوية).
رقم 2: درع المثال boxplot النتائج من تجربة ميدانية مقارنة الاختلافات في درجة الحرارة باستخدام الإشعاع مختلف العلاجات. درع الإشعاع كبيرة الأصلي التوزيع للاختلافات في درجة الحرارة بين ثيرموتشرونس مع (أ) تصميم درع الإشعاع الصغيرة (ب) ومن (ج) لا دروع ومحطة الطقس دائمة ومعايرة المسجلة في آب/أغسطس عام 2015 في مشمس، يتعرض الموقع في رالي نورث كارولاينا. (د) يبين التوزيع للاختلافات في درجة الحرارة المسجلة بين ثيرموتشرونس أربعة تجهيزه درع الإشعاع صغيرة وكبيرة ثيرموتشرون تجهيزه الدرع كان التحيز أصغر (أي، 3 أجهزة الاستشعار في ب). يتم استبعاد الاختلافات أعلاه 7 درجة مئوية من المؤامرة في ج (قيم تمديد تصل إلى 10.6 سج). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
في الشكل 3، طبيعة الدافيء من التحيز الواضح في السلسلة الزمنية. كما هو الحال في الشكل 2، تظهر الاختلافات في درجة الحرارة بين ثيموتشرونس تجهيزه دروع الإشعاع الصغيرة والكبيرة ومحطة الطقس الدائمة معايرة (الأرقام 3a, 3b). التحيزات الحارة أقوى خلال فترات ذروة الإشعاع الشمسي، ولكن في كلتا الحالتين هي أقل بكثير من التحيز من أجهزة الاستشعار دون رادع (الشكل 3 ج). متوسط درجة الحرارة الفرق بين كافة تركيبات من أجهزة الاستشعار تجهيزه بدرع الإشعاع صغيرة مقارنة بالتصميم الأصلي (خط أسود متصل، 3d الشكل) هو 0.002 و 0.06 درجة مئوية لساعات النهار (0700-2000 ح LST). من المثير للاهتمام، الاختلافات أكبر فيما يتعلق بالانحراف المعياري المقدر كل ساعة (خطوط متقطعة، 3d الشكل)، في LST 1400 والساعة الثامنة صباحا. الاختلافات الكبيرة في فترة بعد الظهر خلال الحرارة اليوم من المتوقع نظراً لحجم أصغر من درع الإشعاع. بيد أن مصدر اختلافات كبيرة إضافية في الصباح بعد شروق الشمس ليس واضحا ويمكن أن يكون سبب استشعار الدرع دون المستوى الأمثل الزوايا (أي ثيرموتشرونس لم تكن موازية للأرض) التي سوف تعرض ثيرموتشرونس إلى تدفئة إضافية.
الشكل 3: نتائج سلسلة زمنية مثال من تجربة ميدانية مقارنة الاختلافات في درجة الحرارة باستخدام العلاجات درع الإشعاع المختلفة. السلسلة الزمنية لدرجة حرارة الخلافات بين ثيرموتشرونس مع (أ) تصميم درع الإشعاع الصغيرة، (ب) الأصلي الإشعاع كبيرة الدرع، و (ج) لا دروع ومحطة الطقس دائمة ومعايرة المسجلة في آب/أغسطس عام 2015 في مشمس، يتعرض الموقع في رالي نورث كارولاينا. يعني (خط أسود متصل) واثنين من انحرافات قياسية (المقدر لكل ساعة؛ متقطع خطوط) للاختلافات في درجة الحرارة بين كافة تركيبات من محمية ثيرموتشرونس (n = 4 دروع صغيرة، ن = 5 دروع كبيرة) وترد في الفقرة (د). ملاحظة تغيير مقياس المحور إحداثيات في د من A إلى Cبالمقارنة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
دقة والتكرار لقياسات درجات الحرارة الجوية تعتمد على استخدام درع للطاقة الشمسية المناسبة التي تحمي أجهزة الاستشعار من الإشعاع الشمسي المباشر والمنعكس. هنا يصف لنا بناء مثل هذا الدرع الذي أكثر أحكاما في الحجم وأقل تكلفة، أو أسرع لبناء أجهزة مماثلة، وهو موضح سابقا6، دون التضحية بدقة. كانت 94% من درجات الحرارة المسجلة ثيرموتشرونس تجهيزه بدرع أصغر داخل 1.0 درجة مئوية لأفضل أداء ثيرموتشرون تجهيزه الأصلي الأكبر، درع الإشعاع، و 71 في المائة من الملاحظات التي كانت ضمن 0.25 درجة مئوية.
تصميم هذا الدرع، شأنها في ذلك شأن سلفه أكبر، اختلاف في الدرع الخيشومية المستخدمة على نطاق واسع، ويستنشق سلبية. تتضمن خصائص مثالية للدرع السلبي التظليل الاستشعار من الإشعاع الشمسي من جميع الزوايا؛ السماح للهواء بالتدفق بحرية من خلال الدرع؛ وامتصاص الإشعاع الحد الأدنى في درع المواد8. التصميم غالباً حلاً وسطا بين التظليل وتدفق الهواء. تصاميم أن تحقيق أقصى قدر من تدفق الهواء السلبي منع التظليل الكامل والخطر المباشر تدفئة من أجهزة الاستشعار؛ تلك مع التدريع كاملة تعيق تدفق الهواء والمخاطرة بتدفئة الهواء داخل الدرع بالنسبة للهواء بوجه عام.
كدرع سلبية التهوية، درع الإشعاع الصغيرة غير دقيق سرعات الرياح منخفضة (أقل من 1-2 مللي ثانية-1)، عندما يعزز انعدام التهوية التسخين الإشعاعي للهواء داخل الدرع بالنسبة للهواء في كبيرة7. وهذا مصدر عالمي للتحيز في دروع التهوية سلبية، بما في ذلك تلك المصنعة مكلفة. يتم التغلب على هذا التحيز في دروع يستنشق ميكانيكيا، ولكن احتياجاتها الكهربائية باهظة عموما في الدراسات الميدانية المنسوخة نسخاً متماثلاً. التحيز في دروع سلبية يمكن أن تعالج عن طريق التصويبات على أساس نموذج5،،من910. ومع ذلك، تتطلب هذه التصويبات، متزامنة قياس سرعة الرياح، والإشعاع على الموجات القصيرة، التي قد تكون أيضا غير عملي في أنواع الدراسات التي تعتمد على دروع ملفقة مخصص. خيار أخير هو ببساطة دقة تقرير التدريع الأساليب وتقر التحيز حيث أن القارئ أي محاولة لمقارنة درجات الحرارة أفادت عبر دراسات مختلفة يمكن أن تجعل تفسيرات مستنيرة.
بالمقارنة مع درع الخيشومية المصنوعة، لديه درع الإشعاع الصغيرة الموصوفة هنا تحيز النهار 0.81 درجة مئوية مقارنة بوجود تحيز 0.75 درجة مئوية لتجهيزه مع تصميم درع الأصلي7ثيرموتشرونس. وبالمقارنة المباشرة، أدائها تم تمييزها تقريبا من درع الإشعاع كبيرة تم وصفه مسبقاً، ولكن يمثل تحقيق وفورات كبيرة في المواد. بنينا دروع الإشعاع الصغيرة لدولار 1.36 دولار (2015) كل في المواد، بما في ذلك البلاستيك المموج والألومنيوم الشريط والعلاقات الكابل. وفي المقابل، سيكلف درع الإشعاع كبيرة الأصلي، بسبب الكميات الكبيرة من البلاستيك والألومنيوم، 3 دولار (تقدير عام 2013 صاحبي) إلى 4.75 دولار أمريكي (تقديراتنا)6. لا تشمل تقديرات التكلفة المسجل نفسه أو التركيب المحددة من قبل الشركة المصنعة أو أي هيكل على أساسها قد شنت الدرع في الميدان.
وتوجد أمثلة إضافية من دروع ملفقة المخصصة التي تم اختبارها بشكل جيد ضد الدروع المصنعة11. في اختبار تستغرق 11 يوما مختلف اليدوية جيل درع11، كانت ثلثي جميع قياسات درجات الحرارة الجوية في هذا الدرع داخل 1.0 درجة مئوية من تلك المقاسة في درعا الخيشومية المصنوعة. لدينا درع الإشعاع الصغيرة، كانت دقة ثيرموتشرونس مماثلة، مع 83% قياسات داخل 1 درجة مئوية من الوسائل المرجعية لمحطة الأرصاد الجوية في موقع المعرضة للشمس. درع جيل اليدوية المبدعين استغرق 45 دقيقة لبناء، وسيكلف 2 دولار (تقديراتنا) إلى 4 دولار أمريكي (تقديرات 2007 صاحبي) في المواد. مرة أخرى، يقدم درع الإشعاع الصغيرة التوفير في المواد ووقت الإنشاء.
على الرغم من أننا لا اختبار لآثار التغيرات في بارامترات درع الإشعاع الصغيرة، تتنبأ النظرية أن التغييرات في المواد ولوحة المسافات والزوايا إضعاف من شأنها أن تغير قدرة الدرع لعرقلة الإشعاع وتسمح بتدفق الهواء، وسيؤدي إلى نتائج تختلف عن تلك التي أبلغ عنها هنا. تظليل القصوى من أجهزة الاستشعار من الإشعاع الشمسي المباشر والمنعكس على حد سواء يتطلب استخدام جميع لوحات ثلاث، مطوية كالمشار إليها، لمنع الإشعاع من أعلاه، بل أيضا زاوية منخفضة الإشعاع من الجانبين والإشعاع المنعكس من أسفل. الحماية من الإشعاع المنعكس بأهمية خاصة عندما يتم نشر أجهزة الاستشعار على الثلج والرمل والرصيف وأخرى7،الأسطح غير مزروع12. تدفق الهواء داخل الدرع تمليه شكل اللوحة وتباعد8؛ وسيؤثر أي تغيير في لوحة قابلة للطي والتباعد في التصميم الحالي، تدفق الهواء. وأخيراً، يقلل استخدام مادة بيضاء مع الأسطح الخارجية المغلفة بالألومنيوم تدفئة الإشعاعي للدرع نفسها؛ تغطية كاملة للسطوح درع العلوي والسفلي مع الشريط الألومنيوم العاكسة ضروري لتكرار هذه الخاصية. شيلدز بحاجة إلى أن تبقى نظيفة، أو تراكم الاوساخ وفضلات الطيور والعفن وسوف يغير على الانعكاس8. وأخيراً، أننا نحذر أيضا أنه، لأغراض المقارنة فيما بين أجهزة استشعار متعددة في صفيف، يحتاجون إلى نشرها مع لوحات درع موازية على الأرض وارتفاع يتمشى فوق الأرض-عدم مباشرة دائماً عند الغطاء النباتي السطحي نفسها وتختلف في الطول10.
إدخال المزيد من التحسينات على تصميم درع هذه بلا شك ممكن. استخدام الطلاءات واضحة سطح ألومنيوم لتحسين الخصائص الحرارية لدروع الإشعاع كان معروفا منذ فترة طويلة13. في الاختبارات مع درع الإشعاع كبيرة بيد مؤلفين آخرين الكشف عن أي فائدة لطلاء إضافية (مايلر، الطلاء الأبيض) وحدها الشريط6الألومنيوم. إضافة الفواصل رغوة صلبة بين اللوحات، وسبق المبين في ملفقة مخصص جيل درع11، هو آخر تعديل المحتملة التي يمكن توحيد التصميم والحيلولة دون تحول من اللوحات في الرياح القوية. حد من هذا الدرع أن البناء يتطلب المتصاعدة على شريط أفقي أو فرع؛ فإنه سيكون من الصعب، على سبيل المثال، تعليق هذه الجمعية درع من أعلاه مع المحافظة على الاتجاه الصحيح الخاص به. أخيرا، لأضخم مسجلات البيانات، يمكن أن تكون إضافة آخر لوحة الداخلية الصغيرة مع الفصل في الوسط مرغوب فيه لإنشاء مساحة أكبر للمسجل دون تغيير التباعد لوحة. أي من هذه التغييرات سوف تتكبد تكاليف إضافية ووقت الإنشاء، ويتطلب الاختبار ضد المعيار الأصلي أو محطة الطقس معايرة لتقييم الأداء.
ونؤكد أيضا أنه تم تقييم التصميم الحالي ضمن مجموعة معينة من الظروف البيئية، وينبغي أن أي استقراء الأداء درع الإشعاع خارج تلك الشروط بحذر. على وجه الخصوص، تم اختبار تصميم هذا الدرع، في كلا من هذه الدراسة وفي الورقة الأصلية حيث كان إصدار أكبر عرض6 في زوايا الصيف عالية الطاقة الشمسية توجد عادة في خطوط العرض اكواتوروارد من خط العرض ~ 45 درجة. في المناطق ذات زوايا منخفضة الطاقة الشمسية الموسمية، دايلينجثس طويلة، أو على حد سواء (مثل خبرة في خطوط العرض المرتفعة أو في المواسم المختلفة)، قد يكون نهج مختلفة لبناء درع أكثر ملاءمة.
مع ظهور درجة الحرارة صغيرة وغير مكلفة قطع الأشجار، سعت البيولوجيون متزايدة لتقييم درجة حرارة الهواء على مستويات مكانية الدقيقة ذات الصلة بالكائنات الفردية والعمليات الإيكولوجية المحلية. فهم يعزى الاختلاف في درجة حرارة الجو يمكن أن توفر أفكاراً في الاستجابات البيولوجية المحلية لتغير المناخ الأخيرة والمتوقعة. بينما هذه المتغيرات الحرارية الإضافية كالتربة أو السطح أو درجة حرارة الجسم، مع الاعتبارات الدقة الخاصة به-مايو كل يمكن أيضا قياس، درجة حرارة الهواء عمله مشتركة عبر الدراسات المناخات التاريخية والحالية والمتوقعة. سيتم ضمان الاتساق في استخدام دروع الإشعاع مع خصائص الموثقة توثيقاً جيدا أنه يمكن مقارنة نتائج الدراسات المختلفة الهادفة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
ونشكر مينيك إميلي للمساهمات لتصميم الدراسة الأصلية والتجربة. ونحن نشكر خدك ريان لتسهيل الوصول إلى مواقع الدراسة وبيانات محطة الأرصاد الجوية. وقدمت كولازو خايمي، وفرانك ستيفن، وهنري إيريكا البيانات قطع الأشجار ودروع الإشعاع. وأقر الوصول إلى دراسة موقع "مكتب المناخ الدولة ولاية كارولينا الشمالية". أي استخدام للأسماء التجارية أو الشركة أو المنتج لأغراض وصفية فقط ولا يعني تأييد الحكومة الأمريكية.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Multipurpose Aluminum Foil Tape | Nashua | 1087671 | 48 mm width |
| 8" cable ties | DTOL | GEN86371 | NA |
| Corrugated plastic sheet | Highway Traffic supply | hts18X24COROW | White sheet 18"L x 24"W, 5-pack |
| Standard utility knife | NA | NA | NA |
| Standard Scissors | NA | NA | NA |
| Heavy duty stapler | Swingline | 552277715 | NA |
References
- Bowker, R. G. Anurans, the group of terrestrial vertebrates most vulnerable to climate change: A case study with acoustic monitoring in the Iberian peninsula. Computational bioacoustics for assessing biodiversity. , 43 (2007).
- Walther, G. -R., et al. Ecological responses to recent climate change. Nature. 416 (6879), 389-395 (2002).
- Inouye, D. W. Effects of climate change on phenology, frost damage, and floral abundance of montane wildflowers. Ecology. 89 (2), 353-362 (2008).
- Lundquist, J. D., Huggett, B. Evergreen trees as inexpensive radiation shields for temperature sensors. Water Resources Research. 44 (4), W00D04 (2008).
- De Jong, S. A. P., Slingerland, J. D., Van De Giesen, N. C. Fiber optic distributed temperature sensing for the determination of air temperature. Atmospheric Measurement Techniques. 8 (1), 335-339 (2015).
- Holden, Z. A., Klene, A. E., Keefe, R. F., Moisen, G. G. Design and evaluation of an inexpensive radiation shield for monitoring surface air temperatures. Agricultural and Forest Meteorology. 180, 281-286 (2013).
- Terando, A. J., Youngsteadt, E., Meineke, E. K., Prado, S. G. Ad hoc instrumentation methods in ecological studies produce highly biased temperature measurements. Ecology and Evolution. 7 (23), 9890-9904 (2017).
- Richardson, S. J., et al. Minimizing errors associated with multiplate radiation shields. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 16 (11), 1862-1872 (1999).
- Anderson, S. P., Baumgartner, M. F., Anderson, S. P., Baumgartner, M. F. Radiative Heating Errors in Naturally Ventilated Air Temperature Measurements Made from Buoys. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 15 (1), 157-173 (1998).
- Nakamura, R., Mahrt, L. Air temperature measurement errors in naturally ventilated radiation shields. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 22 (7), 1046-1058 (2005).
- Tarara, J. M., Hoheisel, G. -A. Low-cost shielding to minimize radiation errors of temperature sensors in the field. HortScience. 42 (6), 1372-1379 (2007).
- Huwald, H., Higgins, C. W., Boldi, M. -O., Bou-Zeid, E., Lehning, M., Parlange, M. B. Albedo effect on radiative errors in air temperature measurements. Water Resources Research. 45 (8), W08431 (2009).
- Fuchs, M., Tanner, C. B. Radiation shields for air temperature thermometers. Journal of Applied Meteorology. 4 (4), 544-547 (1965).
