Summary
छोटे, कम लागत वाले पर्यावरणीय सेंसर के आगमन के साथ, यह अब उच्च स्थानीयकृत तापमान भिन्नता को मापने के लिए सेंसर का घनत्व नेटवर्क को लागू करने के लिए संभव है. यहां, हम सस्ती thermochrons के साथ प्रयोग के लिए पहले वर्णित कस्टम-गढ़े विकिरण ढाल के एक कॉंपैक्ट संस्करण के निर्माण के लिए एक विस्तृत पद्धति प्रदान करते हैं ।
Abstract
कम लागत तापमान सेंसर तेजी से जलवायु परिवर्तन का आकलन करने के लिए और पारिस्थितिकी प्रासंगिक तराजू पर परिवर्तन ecologists द्वारा प्रयोग किया जाता है । हालांकि लागत प्रभावी, अगर उचित सौर विकिरण परिरक्षण के साथ तैनात नहीं, इन सेंसरों से दर्ज प्रेक्षणों पक्षपातपूर्ण और गलत होगा । निर्मित विकिरण ढाल इस पूर्वाग्रह को कम करने में प्रभावी रहे हैं, लेकिन इन सेंसरों की लागत की तुलना में महंगे हैं । यहां, हम पहले वर्णित कस्टम गढ़े विकिरण शील्ड, जो ढाल आकार या निर्माण लागत को कम करने का प्रयास है कि अन्य प्रकाशित ढाल तरीकों से अधिक सटीक है की एक कॉंपैक्ट संस्करण के निर्माण के लिए एक विस्तृत पद्धति प्रदान करते हैं । नालीदार प्लास्टिक शीट्स, एल्यूमीनियम पन्नी डक्ट टेप, और केबल संबंधों: विधि बहुत कम सामग्री की आवश्यकता है । नालीदार प्लास्टिक की १ १५ सेमी और २ १० सेमी चौकों प्रत्येक ढाल के लिए उपयोग किया जाता है । काटने, स्कोरिंग, टेप और स्टैपल शीट के बाद, 10 सेमी चौकों सौर विकिरण शील्ड के नीचे दो परतों के रूप में, जबकि 15 सेमी वर्ग शीर्ष परत रूपों । तीन चादरें एक साथ केबल संबंधों के साथ आयोजित कर रहे हैं । इस कॉंपैक्ट सौर विकिरण शील्ड निलंबित, या किसी भी सपाट सतह के खिलाफ रखा जा सकता है । देखभाल सुनिश्चित करने के लिए कि ढाल पूरी तरह से जमीन के समानांतर है करने के लिए सेंसर तक पहुंचने से प्रत्यक्ष सौर विकिरण को रोकने के लिए लिया जाना चाहिए, संभवतः धूप में वृद्धि हुई गर्म पूर्वाग्रहों के कारण सुबह और दोपहर में साइटों को उजागर मूल के सापेक्ष, बड़ा डिजाइन. फिर भी, छोटे, कॉंपैक्ट ढाल डिजाइन और मूल डिजाइन के बीच दर्ज तापमान में अंतर छोटे थे (मतलब दिन पूर्वाग्रह = ०.०६ ° c) । निर्माण लागत मूल ढाल डिजाइन के आधे से भी कम कर रहे हैं, और एक कम विशिष्ट साधन है कि कई क्षेत्र पारिस्थितिकीय सेटिंग्स में लाभप्रद हो सकता है में नए डिजाइन के परिणाम ।
Introduction
anthropogenic ग्लोबल वार्मिंग के प्रकाश में, वहां सेटिंग्स की एक किस्म में हवा के तापमान की रिकॉर्डिंग में एक बढ़ती रुचि को समझते है और जलवायु परिवर्तन1,2,3के लिए पारिस्थितिक प्रतिक्रियाओं की भविष्यवाणी की गई है । छोटे, कम लागत वाले पर्यावरण डाटा रिकार्डर के आगमन के साथ (यह भी डेटा संग्रह करने वालों, thermochrons, या hygrochrons के रूप में संदर्भित), यह अब सेंसर के उच्च घनत्व नेटवर्क को तैनात करने के लिए हाइपर स्थानीयकृत तापमान भिन्नता को मापने के लिए संभव है, बढ़ाने ecologists ' के लिए और अधिक प्रत्यक्ष परिवेश पर्यावरण अध्ययन के तहत और पारिस्थितिकी प्रणालियों द्वारा अनुभवी स्थितियों का निरीक्षण करने की क्षमता । मौजूदा, अच्छी तरह से जांच और कड़ाई से जांच की तुलना में-लेकिन कम वितरित-स्थाई मौसम स्टेशनों, इस तरह के नेटवर्क पारिस्थितिकी प्रासंगिक तराजू पर जलवायु परिवर्तन का आकलन करने के लिए अवसर मौजूद है लेकिन सटीकता या तुलना में कमी कर सकते है अध्ययन के बीच अगर असंगत या अनुपयुक्त तैनात ।
निकट सतह हवा तापमान सेंसर आम तौर पर सौर विकिरण के कुछ प्रकार के सेंसर तत्व है, जो गलत गर्म माप में परिणाम होगा की प्रत्यक्ष हीटिंग को रोकने के लिए परिरक्षण की आवश्यकता होती है । आम तरीके सेंसर पूर्वाग्रह को सीमित करने में शामिल हैं: 1) इस तरह के छायांकन के लिए पेड़ के रूप में मौजूदा पर्यावरणीय सुविधाओं का उपयोग करना4, 2) पूर्वाग्रह सुधार और सेंसर अंशांकन5 कि व्युत्पंन सुधार सेंसर के थर्मल गुणों के आधार पर, और 3) का उपयोग निर्मित या कस्टम गढ़े ढाल6,7। कई शोधकर्ताओं क्योंकि कम लागत और आसान तैनाती के कस्टम गढ़े ढाल का उपयोग करने के लिए चुनते हैं, और परिस्थितियों में आवश्यकता है जहां पर्यावरण की स्थिति प्राकृतिक छायांकन प्रदान नहीं करते । हालांकि, पारिस्थितिकी साहित्य की समीक्षा संकेत दिया कि कस्टम गढ़े ढाल के डिजाइन अध्ययन के बीच व्यापक रूप से भिंन होता है, और व्यक्तिगत डिजाइन शायद ही कभी सटीकता के लिए परीक्षण कर रहे हैं । untested ढाल सामग्री और डिजाइन के गरीब विकल्प के लिए अतिसंवेदनशील हो सकता है कि हवा तुरंत संवेदक के आसपास के अणुओं के अतिरिक्त हीटिंग, सौर विकिरण के प्रत्यक्ष अवशोषण संवेदक द्वारा ही, या दोनों-अप करने के लिए 3 डिग्री के औसत पूर्वाग्रहों के प्रमुख के कारण C7. दूसरी ओर, सरल और लागत प्रभावी डिजाइन6,7 परिरक्षण सेंसर में काफी प्रभावी रहे हैं (1 डिग्री सेल्सियस या उससे कम के पूर्वाग्रहों) और व्यावसायिक रूप से निर्मित विकिरण ढाल के लिए तुलनीय हैं.
यहां, हम सस्ती thermochron तापमान सेंसर के साथ उपयोग के लिए एक पहले से मूल्यांकन कस्टम गढ़े विकिरण शील्ड7 के निर्माण के लिए एक विस्तृत पद्धति प्रदान करते हैं । शील्ड डिजाइन एक संशोधन पहले वर्णित है और एक खुले पोंडेिोसा पाइन वन6सेटिंग में परीक्षण किया है । कई कस्टम-गढ़े ढाल डिजाइन के हाल के परीक्षणों में, इस पर्वतीय परीक्षण शील्ड सबसे कम पूर्वाग्रहों के परिणामस्वरूप जब छोटे thermochrons7के साथ जोड़ा है, लेकिन हम यह बोझिल और भी क्षेत्र में तैनात करने के लिए विशिष्ट पाया । डिजाइन प्रोटोकॉल यहां प्रस्तावित ५०% से विकिरण शील्ड के आयामों को कम कर देता है । इस तरह के आकार में कमी के कई लाभ हैं: 1) यह कम विशिष्ट है और इसलिए कम छेड़छाड़ करने के लिए अतिसंवेदनशील, 2) यह अधिक पारिस्थितिक सेटिंग्स जहां अंतरिक्ष सीमित है की एक व्यापक विविधता में इस्तेमाल किया जा सकता है feasibly (जैसे, छोटे शहरी सड़क के पेड़ पर), 3) यह अन्य प्रकाशित ढाल तरीकों कि ढाल आकार या निर्माण लागत7को कम करने का प्रयास की तुलना में अधिक सटीक है, और 4) यह मूल, बड़ा निर्माण आवश्यक सामग्री की कम मात्रा के कारण डिजाइन की तुलना में कम महंगा है. निर्माण विधियों का वर्णन करने के बाद, हम एक क्षेत्र उच्च नीचे सौर विकिरण शर्तों के तहत आयोजित परीक्षण से परिणाम का उपयोग कर मूल ढाल डिजाइन के सापेक्ष संवेदक सटीकता पर आकार में कमी के प्रभाव का पता लगाने ।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. विकिरण शील्ड का निर्माण
- एक उपयोगिता चाकू का उपयोग कर, चौकों में नालीदार प्लास्टिक की चादरें काट (आंकड़ा 1a) । प्रत्येक शील्ड के लिए १ १५ सेमी स्क्वायर और २ १० सेमी चौराहों की जरूरत होगी ।
- छोटे विकिरण ढाल के शीर्ष परत के लिए कटौती (आंकड़ा 1b; वाम छवि):
- 15 सेमी वर्ग पर, एक किनारे से 4 सेमी उपाय और एक पेंसिल के साथ एक लाइन आकर्षित । लाइन के साथ स्कोर करने के लिए एक गाइड के रूप में एक straightedge का प्रयोग करें । (के साथ साथ, "स्कोरिंग" एक चाकू का उपयोग करने के लिए एक कट कि नालीदार प्लास्टिक शीट की केवल एक परत के माध्यम से चला जाता है, बल्कि पूरी चादर से मतलब है.) इसके बाद वर्ग के इस किनारे को "शीर्ष" (चित्र 1b; बाएं छवि) के रूप में संदर्भित किया जाएगा ।
- 4 सेमी लाइन के लिए सीधा कर रहे हैं कि किनारों से ३.८ सेमी उपाय । एक गाइड के रूप में एक straightedge का उपयोग करने के लिए नीचे से 4 सेमी लाइन (आंकड़ा 1b; बाएं छवि) स्कोर करने के लिए ।
- 4 सेमी लाइन के ऊपर दोनों कोनों से एक लाइन ड्रा 4 सेमी और ३.८ सेमी लाइनों के जंक्शन के लिए । इस लाइन के साथ कट (आंकड़ा 1b; बाएं छवि) ।
- छोटे विकिरण ढाल के मध्य और नीचे परतों के लिए कटौती (आंकड़ा 1b; मध्य और दाएं छवियां):
- एक straightedge का उपयोग करना, प्रत्येक 10 सेमी वर्ग के बीच में एक 6 सेमी वर्ग आकर्षित (आंकड़ा 1b; मध्य और सही छवियां) ।
- 6 सेमी वर्ग के चारों ओर स्कोर, और 6 सेमी वर्ग के प्रत्येक कोने से 10 सेमी वर्ग के बाहरी कोनों के लिए (आंकड़ा 1b; मध्य और सही छवियां) ।
- का प्रयोग करें एल्यूमीनियम पंनी टेप पूरी तरह से 15 सेमी वर्ग और 10 सेमी चौकों में से एक है, और संयुक्त राष्ट्र के अंय 10 सेमी वर्ग की ओर से रन बनाए के पक्ष को कवर करने के लिए ।
- एक 1/4 "ड्रिल बिट, ढाल परतों में से प्रत्येक में चित्रा 1Cमें दिखाया गया के रूप में छेद ड्रिल, का उपयोग करना ।
- 10 सेमी वर्ग के नीचे करने के लिए एक तापमान संवेदक देते हैं, जो बनाए पक्ष पर टेप है और दो छेद बीच में drilled है, संवेदक आवास (या इसके बढ़ते डिवाइस) के सुराख़ के माध्यम से केबल टाई चलाकर और 10 सेमी वर्ग में छेद के माध्यम से uare (चित्रा 1 डी) ।
- शीट तह ।
- रन लाइनों के साथ 15 सेमी शीट गुना । टेप पक्षों तंग और गुना करने के लिए मुश्किल बना देता है मामले में दबाव की जरूरत हो सकती है ।
- टक बड़ा वापस प्रालंब के अंदर पर छोटे त्रिकोणीय फ्लैप । जब यह सही ढंग से किया जाता है, केवल टेप पक्षों ऊपर से दिखाई दे रहे हैं । पीछे प्रालंब की कटौती किनारे तह पक्षों के साथ फ्लश किया जाना चाहिए ।
- एल्यूमीनियम टेप की एक और परत का प्रयोग करें वापस प्रालंब को जोड़ पक्षों को सुरक्षित । पीठ फ्लैप भी एक साथ स्टेपल किया जा सकता है, एक भारी शुल्क स्टेपलर के साथ, जोड़ा ताकत के लिए.
- 10 सेमी चादरें ले लो और पक्षों चुटकी तिरछे रेखा से रन साथ साथ । एक भारी शुल्क स्टेपलर, प्रधान चुटकी पक्षों के साथ एक साथ (चित्रा 1E) का उपयोग करना । अंत उत्पाद एक वर्ग कटोरा आकार होगा ।
- 20 सेमी केबल संबंधों के साथ एक साथ चादरें बांधना ।
- तीन छेद के साथ, unscoreed पक्ष पर टेप 10 सेमी शीट के साथ शुरुआत, टेप नीचे की ओर जगह है । दोनों 10 सेमी शीट्स के बाएं पीठ छेद के माध्यम से एक केबल टाई धागा । दो चादरें के बीच 2 सेमी ऊर्ध्वाधर रिक्ति छोड़ें तापमान संवेदक के आसपास हवा का प्रवाह सुनिश्चित करने के लिए । वापस सही छेद के लिए इस कदम को दोहराएँ (चित्रा 1E; मध्य और सही छवियों).
- 15 सेमी शीट ले लो और दो पक्ष द्वारा साइड छेद के माध्यम से एक केबल टाई पास, पीछे छोड़ दिया में (चित्रा 1E; वाम छवि) । 10 सेमी चादरों के लिए इस टाई, भी 15 सेमी शीट और ऊपरी 10 सेमी चादर के ऊपर के बीच की जगह 2 सेमी छोड़ देते हैं । वापस सही में दो पक्ष द्वारा साइड छेद के लिए इस कदम को दोहराएँ (चित्रा 1E; बाएँ छवि).
- अंत में, चादरें के सामने में सभी तीन छेद के माध्यम से एक केबल टाई दर्रा (तीर द्वारा दिखाया गया है; चित्रा 1E). केबल टाई कस, अंतरिक्ष सुनिश्चित करने के सभी तीन चादरें (चित्रा 1F) के बीच भी है ।
- अंतिम इकट्ठे उत्पाद के पीछे के अंत में अतिरिक्त छेद ड्रिल करने के लिए बढ़ते, जहां की जरूरत की सुविधा । जहां भी ढाल घुड़सवार है, सुनिश्चित करें कि तीन चादरें जमीन के समानांतर रखना ।
चित्रा 1: कदम दर कदम निर्देश एक छोटे विकिरण ढाल का निर्माण करने के लिए । (एक) 15 सेमी और 10 सेमी चौकों नालीदार प्लास्टिक की बड़ी चादर से काट रहे हैं । (ख) 15 सेमी चादरें तो कट और रन बनाए हैं, और 10 सेमी चादरें सही आकार के लिए ढाल के झुकने की अनुमति के लिए बनाए जाते हैं । (ग) प्रत्येक पत्रक पर छेद ड्रिल कर रहे हैं । (घ) संवेदक को १० सेमी चादरों में से किसी एक से बाँधा गया है. (ङ) ढाल कई केबल संबंधों का उपयोग कर इकट्ठे है । (च) अंतिम शील्ड स्थापना के लिए तैयार है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
प्रतिनिधि नए, छोटे ढाल डिजाइन, मूल बड़ा ढाल डिजाइन, और कोई विकिरण ढाल के साथ thermochrons के साथ thermochrons का उपयोग कर परिणाम चित्रा 2 और चित्रा 3में दिखाया गया है । इन आंकड़ों Raleigh, नेकां (35.728 ° N, 78.680 ° डब्ल्यू) के पास एक पूरी तरह से उजागर ग्रामीण स्थान पर दर्ज किए गए थे, और एक अच्छी तरह से नपे स्थाई मौसम स्टेशन एक VAISALA प्लेटिनम प्रतिरोध हवा तापमान संवेदक (HMP45C) के साथ सज्जित करने के लिए चिपका रहे थे एक अंदर घुड़सवार पवन-aspirated multiplate रेडिएशन बढ़ाएंगे7. चित्रा 2aमें, boxplots छोटे विकिरण ढाल का उपयोग कर चार सेंसरों के बीच दर्ज तापमान में मतभेद के दिखाया गया है, और स्थायी मौसम स्टेशन. सकारात्मक पूर्वाग्रहों सभी चार परीक्षण सेंसरों में पाया जाता है (पूर्वाग्रह = ०.५६ डिग्री सेल्सियस), लेकिन मूल का उपयोग कर पाया उन लोगों के समान हैं, बड़े ढाल डिजाइन (चित्रा2, मतलब = ०.५६ डिग्री सेल्सियस), और कर रहे हैं बहुत कम के पूर्वाग्रहों से विरक्षित सेंसर (चित्रा 2c ; मतलब = १.२३ डिग्री सेल्सियस) । छोटे ढाल मूल शील्ड डिजाइन (चित्रा 2d) के सापेक्ष कुछ ग़ैर गर्म तापमान रिकॉर्डिंग सेंसर में परिणाम है, हालांकि समग्र मतभेद छोटे हैं (पूर्वाग्रह मतलब = ०.१६ डिग्री सेल्सियस).
चित्रा 2: एक क्षेत्र अलग विकिरण शील्ड उपचार का उपयोग कर तापमान अंतर की तुलना प्रयोग से उदाहरण boxplot परिणाम. thermochrons के बीच तापमान अंतर का वितरण (क) छोटे विकिरण शील्ड डिजाइन ( ख ) मूल बड़े विकिरण ढाल, और (ग) नहीं ढाल और नपे, स्थायी मौसम स्टेशन में दर्ज अगस्त २०१५ में एक धूप, उजागर स्थान में Raleigh, नेकां । (घ) चार thermochrons छोटे विकिरण ढाल और बड़े ढाल-सज्जित thermochron है कि सबसे छोटा पूर्वाग्रह था (यानी, बीमें 3 सेंसर) के साथ सज्जित के बीच दर्ज तापमान मतभेदों के वितरण से पता चलता है । 7 डिग्री सेल्सियस से ऊपर मतभेद सी में भूखंड से बाहर रखा गया है (मान १०.६ ओसी तक का विस्तार) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 3में, पूर्वाग्रहों के प्रतिदिन प्रकृति समय श्रृंखला में स्पष्ट है । चित्रा 2में के रूप में, तापमान अंतर छोटे और बड़े विकिरण ढाल और नपे स्थाई मौसम स्टेशन के साथ themochrons के बीच में दिखाया गया है (3 ए, 4 बी) । गर्म पक्षपाती पीक सौर विकिरण की अवधि के दौरान मजबूत कर रहे हैं, लेकिन दोनों ही मामलों में बहुत कम कर रहे है विरक्षित सेंसरों (आंकड़ा 3सी) के पूर्वाग्रहों से । सेंसर के सभी संयोजनों के बीच माध्य तापमान अंतर मूल डिजाइन (ठोस काली रेखा, चित्र 3d) की तुलना में छोटे विकिरण शील्ड के साथ लगाया गया है ०.००२ ° c और दिन घंटे के लिए ०.०६ ° c (0700-2000 h LST). दिलचस्प बात यह है कि प्रति घंटा अनुमानित मानक विचलन (डैश्ड रेखाएं, चित्र 3d) के संबंध में सबसे बड़ा अंतर १४०० और ०८०० LST पर है । दिन की गर्मी के दौरान दोपहर में बड़े मतभेदों को विकिरण ढाल के छोटे आकार पर विचार करने की उंमीद कर रहे हैं । हालांकि, सूर्योदय के बाद जल्द ही सुबह में अतिरिक्त बड़े मतभेदों के स्रोत स्पष्ट नहीं है और उप इष्टतम ढाल-संवेदक कोण के कारण हो सकता है (यानी, thermochrons जमीन के समानांतर नहीं थे) जो thermochrons को बेनकाब करेगा अतिरिक्त ताप ।
चित्रा 3: उदाहरण के लिए एक क्षेत्र से समय श्रृंखला परिणाम विभिंन विकिरण शील्ड उपचार का उपयोग कर तापमान अंतर की तुलना प्रयोग । (क) छोटे विकिरण शील्ड डिजाइन के साथ thermochrons के बीच तापमान अंतर की समय श्रृंखला, (ख) मूल बड़े विकिरण ढाल, और (ग) कोई ढाल और नपे, स्थायी मौसम स्टेशन में दर्ज अगस्त २०१५ में एक धूप, उजागर स्थान में Raleigh, नेकां । मतलब (ठोस काली रेखा) और दो मानक विचलन (प्रत्येक घंटे के लिए अनुमानित; डैश्ड रेखाएं) के सभी संयोजनों के बीच तापमान अंतर की परिरक्षित thermochrons (n = 4 छोटे ढाल, n = 5 बड़े ढाल) में दिखाए जाते है (D)। नोट A से Cतक की तुलना में D में तालमेल अक्ष में स्केल परिवर्तन । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
सटीकता और हवा के तापमान माप की पुनरावृत्ति प्रत्यक्ष और प्रतिबिंबित सौर विकिरण से सेंसर की रक्षा करता है कि एक उपयुक्त सौर शील्ड के उपयोग पर निर्भर करते हैं । यहाँ हम इस तरह के एक ढाल है कि आकार में और अधिक कॉम्पैक्ट है के निर्माण का वर्णन, कम खर्चीला, या तेजी से इसी तरह से निर्माण करने के लिए, पहले वर्णित उपकरणों6, शुद्धता त्याग के बिना. छोटे ढाल के साथ लगे thermochrons के लिए दर्ज तापमान का ९४% मूल बड़ा, विकिरण ढाल, और टिप्पणियों के ७१% के भीतर थे सबसे अच्छा प्रदर्शन thermochron के १.० डिग्री सेल्सियस के भीतर थे ०.२५ ° c ।
इस ढाल के डिजाइन, अपने बड़े अग्रदूत की तरह, व्यापक रूप से इस्तेमाल किया, निष्क्रिय aspirated गिल शील्ड पर एक भिन्नता है । एक निष्क्रिय ढाल के आदर्श गुण सभी कोणों से सौर विकिरण से सेंसर छायांकन शामिल हैं; हवा की अनुमति के लिए ढाल के माध्यम से स्वतंत्र रूप से प्रवाह; और शील्ड सामग्री8में न्यूनतम विकिरण को अवशोषित. डिजाइन अक्सर छायांकन और airflow के बीच एक समझौता है । डिजाइन कि निष्क्रिय airflow को अधिकतम करने को रोकने के पूर्ण छायांकन और जोखिम संवेदक के प्रत्यक्ष हीटिंग; पूरी परिरक्षण के साथ वे airflow और जोखिम हीटिंग के भीतर ढाल हवा के सापेक्ष हवा में बड़े पैमाने पर बाधा ।
एक निष्क्रिय हवादार ढाल के रूप में, छोटे विकिरण ढाल कम हवा की गति (1-2 ms-1से कम) में गलत है, जब वेंटिलेशन की कमी बड़े7पर हवा के सापेक्ष ढाल के भीतर हवा के radiating हीटिंग को बढ़ावा देता है । यह निष्क्रिय हवादार ढाल में पूर्वाग्रह का एक सार्वभौमिक स्रोत है, महंगा निर्मित लोगों सहित । यह पूर्वाग्रह यांत्रिक रूप से aspirated ढाल में दूर है, लेकिन उनकी बिजली की आवश्यकताओं प्रतिकृति क्षेत्र अध्ययन में आम तौर पर प्रतिबंधित कर रहे हैं । निष्क्रिय ढाल में पूर्वाग्रहों मॉडल आधारित सुधार के माध्यम से संबोधित किया जा सकता है5,9,10। इस तरह के सुधार, हालांकि, हवा की गति और shortwave विकिरण का एक साथ माप की आवश्यकता है, जो भी अध्ययन के प्रकार है कि कस्टम गढ़े ढाल पर निर्भर में अव्यावहारिक हो सकता है । एक अंतिम विकल्प बस सही तरीके परिरक्षण की रिपोर्ट करने के लिए है और पूर्वाग्रह स्वीकार करते है ताकि किसी भी पाठक के लिए विभिंन अध्ययनों से सूचित व्याख्या कर सकते है भर में रिपोर्ट तापमान की तुलना करने का प्रयास ।
एक निर्मित गिल शील्ड की तुलना में, छोटे विकिरण ढाल यहां वर्णित ०.८१ ° c के एक दिन पूर्वाग्रह thermochrons मूल शील्ड डिजाइन7के साथ सज्जित के लिए ०.७५ डिग्री सेल्सियस के एक पूर्वाग्रह की तुलना में है । प्रत्यक्ष तुलना में, अपने प्रदर्शन पहले वर्णित बड़े विकिरण ढाल की है कि से लगभग अलग था, लेकिन सामग्री में महत्वपूर्ण बचत का प्रतिनिधित्व करता है । हम $१.३६ अमेरिका (२०१५ डॉलर) प्रत्येक सामग्री में नालीदार प्लास्टिक, एल्यूमीनियम टेप, और केबल संबंधों सहित के लिए छोटे विकिरण ढाल का निर्माण किया । इसके विपरीत, मूल बड़े विकिरण ढाल, प्लास्टिक और एल्यूमीनियम की बड़ी मात्रा की वजह से, $३ अमेरिका (लेखक ' २०१३ अनुमान) $४.७५ हमें (हमारे अनुमान)6लागत होगी । लागत अनुमान लकड़हारा ही शामिल नहीं है, अपने निर्माता-विनिर्दिष्ट बढ़ते ब्रैकेट, या किसी भी संरचना है जिस पर ढाल क्षेत्र में बढ़ सकता है ।
अतिरिक्त उदाहरण कस्टम-गढ़े ढाल कि अच्छी तरह से निर्मित शील्ड11के खिलाफ परीक्षण किया गया है के मौजूद हैं । एक अलग हस्तनिर्मित गिल शील्ड11के एक 11 दिन के परीक्षण में, इस ढाल में सभी हवा के तापमान माप के दो तिहाई एक निर्मित गिल शील्ड में मापा उन में से १.० डिग्री सेल्सियस के भीतर थे. हमारे छोटे विकिरण ढाल में, thermochrons की सटीकता, सूर्य उजागर साइट पर संदर्भ मौसम के 1 डिग्री सेल्सियस के भीतर माप के ८३% के साथ समान था । हस्तनिर्मित गिल शील्ड अपने रचनाकारों ४५ मिनट के निर्माण के लिए ले लिया, और $२ अमेरिका (हमारे अनुमान) के लिए $४ हमें (लेखकों ' २००७ का अनुमान) सामग्री में खर्च होता है । फिर, छोटे विकिरण ढाल सामग्री और निर्माण के समय में बचत प्रदान करता है ।
हालांकि हम छोटे विकिरण ढाल मापदंडों में बदलाव के प्रभाव के लिए परीक्षण नहीं किया, सिद्धांत की भविष्यवाणी की है कि सामग्री में परिवर्तन, प्लेट रिक्ति, और गुना कोण ढाल की क्षमता को बदलने के लिए विकिरण ब्लॉक और airflow की अनुमति होगी, और परिणाम निकलेगा यहां बताया उन लोगों से अलग है । दोनों प्रत्यक्ष और प्रतिबिंबित सौर विकिरण से संवेदक के अधिक से अधिक छायांकन के सभी तीन प्लेटों के उपयोग की आवश्यकता है, संकेत के रूप में जोड़, ऊपर से न केवल विकिरण ब्लॉक करने के लिए, लेकिन यह भी पक्ष से कम कोण विकिरण और नीचे से परावर्तित विकिरण. प्रतिबिंबित विकिरण से सुरक्षा विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब सेंसर बर्फ, रेत, फुटपाथ पर तैनात कर रहे हैं, और अंय गैर वनस्पति7,12सतहों । ढाल के भीतर हवा का प्रवाह प्लेट आकार और8रिक्ति द्वारा तय किया जाता है; वर्तमान डिजाइन में, प्लेट तह और रिक्ति के लिए किसी भी परिवर्तन हवा के प्रवाह को प्रभावित करेगा । अंत में, एल्यूमीनियम लेपित बाहरी सतहों के साथ एक सफेद सामग्री का उपयोग ढाल खुद के radiating हीटिंग को कम करता है; चिंतनशील एल्यूमीनियम टेप के साथ ऊपर और नीचे ढाल सतहों की पूरी कवरेज इस संपत्ति की नकल करने के लिए आवश्यक है । ढाल को साफ रखा, या गंदगी, पक्षी गोबर के संचय की जरूरत है, और ढालना उनके चिंतनशील8बदल जाएगा । अंत में, हम भी सावधानी है कि, एक सरणी में एकाधिक सेंसरों के बीच तुलना के लिए, वे ढाल जमीन के समानांतर और जमीन के ऊपर एक सुसंगत उंनयन पर के साथ तैनात किया जाना चाहिए-हमेशा सीधी जब सतह वनस्पति ही 10ऊंचाई में बदलता है ।
इस ढाल डिजाइन पर आगे सुधार निस्संदेह संभव हो रहे हैं । विकिरण ढाल के थर्मल गुणों में सुधार करने के लिए एक एल्यूमीनियम सतह पर स्पष्ट कोटिंग्स का उपयोग लंबे समय13ज्ञात किया गया है । बड़े विकिरण ढाल के साथ परीक्षण में हालांकि, अंय लेखकों अतिरिक्त कोटिंग्स (mylar, सफेद रंग) का कोई लाभ नहीं पाया एल्यूमीनियम अकेले टेप6पर । प्लेटों के बीच कठोर फोम स्पेसर के अलावा, पहले एक कस्टम निर्मित गिल शील्ड11में वर्णित है, एक और संभावित संशोधन है कि डिजाइन मानकीकृत और मजबूत हवा में प्लेटों की शिफ्टिंग को रोकने सकता है । इस ढाल की एक सीमा है कि इसके निर्माण एक क्षैतिज पट्टी या शाखा पर बढ़ते की आवश्यकता है; यह मुश्किल होगा, उदाहरण के लिए, इसके ऊपर से इस ढाल विधानसभा निलंबित जबकि अपनी सही अभिविन्यास को बनाए रखने । अंत में, bulkier डेटा संग्रह करने वालों के लिए, केंद्र में एक कटआउट के साथ एक और छोटी सी आंतरिक प्लेट के अलावा करने के लिए प्लेट रिक्ति बदलने के बिना लकड़हारा के लिए और अधिक स्थान बनाने के लिए वांछनीय हो सकता है । इन परिवर्तनों में से कोई भी अतिरिक्त लागत और निर्माण समय झेलना होगा, और प्रदर्शन का आकलन करने के लिए मूल मानक या एक नपे मौसम स्टेशन के खिलाफ परीक्षण की आवश्यकता होगी ।
हम यह भी तनाव है कि वर्तमान डिजाइन पर्यावरण की स्थिति की एक निश्चित सीमा के तहत मूल्यांकन किया गया था और उन शर्तों के बाहर विकिरण शील्ड प्रदर्शन के किसी भी extrapolations सावधानी के साथ किया जाना चाहिए । विशेष रूप से, इस ढाल के डिजाइन, दोनों इस अध्ययन में और मूल कागज में जहां बड़ा संस्करण शुरू किया गया था6 उच्च गर्मियों में सौर कोणों पर परीक्षण किया गया आमतौर पर ~ ४५ डिग्री अक्षांश के अक्षांश equatorward में पाया । कम मौसमी सौर कोण, लंबे daylengths, या दोनों के साथ क्षेत्रों में (जैसे उच्च अक्षांश पर या विभिंन सत्रों में अनुभवी), ढाल निर्माण के लिए अलग दृष्टिकोण अधिक उपयुक्त हो सकता है ।
छोटे, सस्ती तापमान संग्रह करने वालों के आगमन के साथ, जीव तेजी से ठीक स्थानिक व्यक्तिगत जीवों और स्थानीय पारिस्थितिकी प्रक्रियाओं के लिए प्रासंगिक तराजू पर हवा के तापमान का आकलन करने की मांग की है । हवा के तापमान में microclimatic भिंनता को समझना स्थानीय जैविक प्रतिक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते है हाल ही में और अनुमानित जलवायु परिवर्तन । जबकि अतिरिक्त थर्मल चर-जैसे मिट्टी, सतह, या शरीर का तापमान, अपनी सटीकता के साथ प्रत्येक विचार-भी मापा जा सकता है, हवा का तापमान ऐतिहासिक, वर्तमान, और अनुमानित जलवायु के अध्ययन में एक आम मुद्रा है । अच्छी तरह से प्रलेखित संपत्तियों के साथ विकिरण ढाल के लगातार उपयोग सुनिश्चित करेंगे कि विभिंन अध्ययनों के परिणाम सार्थक की तुलना में किया जा सकता है ।
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
हम मूल अध्ययन डिजाइन और प्रयोग करने के लिए योगदान के लिए एमिली Meineke धंयवाद । हम अध्ययन साइटों और मौसम स्टेशन डेटा तक पहुंच को सुविधाजनक बनाने के लिए रयान Boyles धंयवाद । Jaime Collazo, स्टीवन फ्रैंक, और एरिका हेनरी डेटा संग्रह करने वालों और विकिरण ढाल प्रदान की है । अध्ययन साइट के लिए प्रवेश उत्तरी कैरोलिना राज्य जलवायु कार्यालय द्वारा अनुमोदित किया गया था । व्यापार, फर्म, या उत्पाद के नाम का कोई उपयोग वर्णनात्मक प्रयोजनों के लिए ही है और अमेरिकी सरकार द्वारा समर्थन मतलब नहीं है ।
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).
