Yüzey Yenileme: Alan Ölçeğinde Enerji Akısı Yoğunluğu Verilerinin Ölçülmesi ve İşlenmesi için Gelişmiş Bir Mikrometeorolojik Yöntem

Bu prosedürün genel amacı, alan ölçeğinde enerji akısı yoğunluğu verilerini ölçmek ve işlemek için bir yüzey yenileme sistemi kurmaktır. Bu, önce kule veri kaydedici muhafazasının ve güneş panelinin sahaya kurulmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım, sensörleri kuleye sabitlemektir.

Daha sonra, sensör kabloları veri kaydediciye bağlanır. Son adım, bir dizüstü bilgisayar ile veri kaydediciye arayüz oluşturmak, programı veri kaydediciye yüklemek ve veri kaydedicinin sensörlerden sinyal alıp almadığını kontrol etmektir. Sonuç olarak, yüzey yenileme, bir ekosistemin evapotranspirasyonunu ölçmek için kullanılır ve çeşitli tarımsal ekosistemlerde sulama kararları vermek için yetiştiricilere yararlı bilgiler sağlar.

Yöntem, tarımsal ve kentsel su kullanımı konusunda fikir vermesine rağmen, aynı zamanda ormancılık ve sulak alanlar gibi doğal ekosistemler kadar da uygulamaları vardır. Bu tekniğin etkileri sulama yönetimine kadar uzanır, çünkü evapotranspirasyon, mahsul üretim sistemlerinden kaynaklanan su kaybının ana nedenidir. Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler, ekipmanı nasıl kuracaklarını veya düzgün çalıştığını nasıl doğrulayacaklarını bilmedikleri için mücadele edeceklerdir.

Bu yöntem için ilk olarak, türbülans verilerinin gözlemleri bizi kimya mühendisliğinden atmosfer bilimine yüzey yenileme konseptini uyarlamaya yönlendirdiğinde aklımıza geldi. Bu prosedür ekip üyelerimiz Rick Snyder ve PA ve doktora sonrası Arturo Calderone ve Tom Chaplin tarafından gösterilecektir. Bu deneye, saha istasyonunun konumunu belirleyerek ve metin protokolünde açıklandığı gibi rüzgar yönünü değerlendirerek başlayın.

Sahaya gitmeden önce laboratuvarda mümkün olduğunca çok ekipman hazırlayın. İlk olarak, sensörleri veri kaydediciye takın. Ardından RS 2 32 kablosunu bir dizüstü bilgisayar ile veri kaydedici bağlantı noktası arasına takın.

Veri kaydedici ile iletişim kurmak için arayüz programını açın ve ardından ona bağlanın. Ardından anahtar teslim veri kaydedici programını veri kaydediciye yükleyin. Her şeyin doğru çalışıp çalışmadığını görmek için tüm sensörlerin veri değerlerini kontrol edin.

Çalışma alanındaki istasyon için uygun bir konum belirlendikten sonra, kuleyi kurun, sağlanan kazıkları kullanarak kulenin ayaklarını sabitleyin. Uzun bakır topraklama çubuğunu mini balyozla toprağa müdahale etmeyecek bir yerde toprağa dövün. Isı akısı plakaları.

Topraklama çubuğunu kalın bir ölçü kablosu ve sağlanan konektörleri kullanarak kuleye bağlayın. Üretici tarafından sağlanan U-cıvataları kullanarak veri kaydedici muhafazasını kulenin ana eksenine takın. İki toprak ısı akısı plakasını, beyaz nokta yukarı bakacak şekilde beş santimetre uzunluğunda, damla sulama yayıcılarından uzakta, sıralar arası boşluğa monte edin.

Isı akısı plakası kablolarını diferansiyel giriş sensörleri olarak üç ve dört veri kaydedici kanallarına bağlayın. Plakaların üzerindeki ısı depolamasındaki değişikliği hesaba katmak için toprak hacmini zemin ısı akı plakasının üzerine yayacak şekilde toprak termokuplunu takın. Toprak termokuplunu diferansiyel sensör olarak beşinci kanaldaki veri kaydediciye bağlayın.

Net radyometreyi çapraz kola takın. Kanopinin üzerinde bom ve güneyi işaret ediyor. Net radyometreyi ikinci kanaldaki veri kaydediciye bağlayın.

Diferansiyel sensör olarak. İnce telli termokupl'u çapraz kolun bir ucuna ve kanopinin üzerine monte edin. Hava sıcaklığı 10 hertz termokupllarda örneklenecektir.

Bu ölçümler için tipik olarak 76 mikron çapı kullanılır. İnce telli termokupl'u, mor kablonun bir H'ye, kırmızı kablonun bir L'ye ve şeffaf kablonun sinyal toprağına gittiği bir diferansiyel sensör olarak birinci kanaldaki veri kaydediciye bağlayın. Üç boyutlu rüzgar hızlarını ve sonik sıcaklığı 10 hertz'de ölçmek için yeni ray bağlantı parçasını kullanarak sonik anemometreyi çapraz kolun diğer ucuna takın.

Eddy co varyansını hesaplamak için duyulur ısı akısı. Sonik anemometreyi, ölçüm alanının merkezi ince telli termokupl ile aynı yükseklikte olacak şekilde takın. Ardından, güç kaynağını veri kaydediciye bağlayın.

Veri kaydedicinin ön tarafındaki RS 2 32 kablo bağlantı noktasını kullanarak bir dizüstü bilgisayarı veri kaydediciye bağlayın. Anahtar teslim veri kaydedici programını kullanma. Her şeyin doğru çalıştığından emin olmak için tüm sensörlerin veri değerlerini kontrol edin.

Yeni ray bağlantısını sökün ve net radyometreyi tutan ana dikey direği indirin. İzolasyonlu termokupl telini metal silindir ile birleştiği yerde bükün. Açıkta kalan termokupl tellerini dikkatlice bir kavanoz limon suyuna batırın ve açıkta kalan telleri kavanoza çarpmamaya dikkat edin.

Telleri bir kavanoz deiyonize suya batırarak sensördeki limon suyunu temizleyin. Termokupl telini metal ile birleştiği yerde yeniden düzeltin. Net radyometreye deiyonize su püskürtün ve emici mendillerle kurulayın.

Dikey direği orijinal konumuna kaldırın. Yeni ray ayar vidalarını yeniden sıkın ve ağ radyometresini dengeleyin. İnce telli bir termokupl ile ölçülen örnek bir sıcaklık izi burada temsil edilmektedir.

Bu izleme, bu ham verilerden sinyali çıkarmak için matematiksel analize duyulan ihtiyacı gösterir. Bu verilerin görsel olarak incelenmesi, yaklaşık 12, 35, 46 ve 72 saniyede biten üç veya dört ana rampayı ortaya koymaktadır. Tüm enerji dengesi bileşenleri, gün ortasında meydana gelen tepe değerleri ile benzer bir günlük modeli takip eder.

Net radyasyon, yüzey kaybettiğinden daha fazla radyasyon aldığı için gündüzleri pozitiftir ve yüzey aldığından daha fazla radyasyon kaybettiği için geceleri negatiftir. Kuzey Kaliforniya'da güneşli bahar günleri için beklenen günlük eğriyi sergiliyor. Toprak ısı akışı yoğunluğu da günlük bir model izler.

Enerji yüzeyden toprağa iletildiği için gündüzleri pozitif, geceleri negatiftir. Aşağıdan daha soğuk yüzeye daha fazla enerji iletildikçe, gizli ısı akışı, yeterli suya sahip bir mahsul üzerinde beklenen günlük eğriyi takip eder. Güzel havalarda, net radyasyon evapotranspirasyon için baskın enerji kaynağıdır.

Bu nedenle, gizli ısı akışı yoğunluğu değerleri, aktif olarak terleme eden bir ürün üzerinde gündüz boyunca net radyasyondaki değişiklikleri izler. Pozitif net radyasyon koşulları sırasında mevcut enerjinin çoğunun, duyulur ısı akışı yoğunluğu ve toprak ısı akışı yoğunluğu yerine gizli ısı akışı yoğunluğuna bölünmesi beklenir. Rüzgarlı gecelerde, gizli ısı akışı sıfıra yakındı, oysa sakin gecelerde negatifti ve muhtemelen yoğuşmayı gösteriyordu.

Bununla birlikte, gizli ısı akışına gündüz katkısı, gece katkısından büyük ölçüde daha ağır basar. Bu yüzden gece değerlerindeki belirsizlikler ilginçtir, ancak nispeten önemsizdir. Günlük kümülatif evapotranspirasyon değerleri, yüzey yenileme istasyonu ve yan yana yerleştirilmiş bir tartım lizimetresi için iyi uyum sağlar.

Bir buğday tarlasında, tartı lizimetreleri, mahsul yüzeylerinden elde edilen evapotranspirasyon tahminleri için altın bir standart olarak kabul edilir. Çoğu gün, Yüzey yenileme istasyonundan gelen kümülatif evapotranspirasyon, Lysimeter.Tower'dan gelen değerlerden biraz daha yüksekti. Ölçümler, lizimetre ölçümlerinden daha geniş bir alandan gelen akıları temsil eder ve bu ölçümler sırasında, lizimetredeki buğday, bitkilerden ve tarlanın geri kalanından yaklaşık 10 santimetre daha kısa ve daha az yoğundu.

Bu nedenle, ekipman kurulurken akı kulesinden daha yüksek evapotranspirasyon değerleri bekleniyordu. Bu prosedürü izleyerek sahadan ayrılmadan önce sensörlerin kaydediciye değer döndürdüğünü kontrol etmeniz önemlidir. Yaprak suyu potansiyeli gibi diğer ölçümler, bitki suyu durumu gibi diğer soruları yanıtlamak için kullanılabilir.

Bu teknik, tarım alanındaki araştırmacıların çeşitli mahsullerde tarla ölçeğinde su kullanımını keşfetmelerinin yolunu açtı.