Name: Yüzey Yenileme: Alan Ölçeğinde Enerji Akısı Yoğunluğu Verilerinin Ölçülmesi ve İşlenmesi için Gelişmiş Bir Mikrometeorolojik Yöntem (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-12T08:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 55 s
Description: Keşfedin yüzey yenileme yöntemiyle alan ölçeğinde enerji akısı yoğunluğu verilerini ölçme ve işleme sürecini. Bu mikrometeorolojik sistem bitki örtüsü terlemesini belirleyerek tarımsal sulama kararlarını destekler.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu araştırma için kısmi destek, J. Lohr Üzüm Bağları ve Şarapları, Ulusal Üzüm ve Şarap Enstitüsü, AJM'ye NIFA Özel Bitkiler Araştırma Girişimi hibesi ve USDA-ARS CRIS fonu (Araştırma Projesi #5306-21220-004-00) tarafından sağlanmıştır.

<ol>
	<li>Saha kurulumundan önce bir rüzgar yönü ve ayak izi analizi yapın; Bu adım, kulenin çalışma alanındaki temsili akıyı yakalamak için uygun şekilde yerleştirildiğinden emin olmak için önemlidir.
	<ol>
		<li>Saha istasyonunu kurmadan önce, etüt grafiğinde hakim rüzgar yönünü değerlendirmeli ve özel uygulamanız için ne kadar getirme (rüzgar yukarı mesafesi) gerektiğini belirlemelisiniz. Getirme mesafesi, ölçülecek yüzeyin yüksekliğine ve aletlerinyüksekliğine bağlıdır 4. Genel olarak, getirme, sensörlerin bulunduğu kanopinin orta noktasının üzerindeki her metre için rüzgar yönünde 100 metredir.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Özel kurulumun ihtiyaçlarına bağlı olarak, sensörleri veri kaydediciye takın ve sahaya gitmeden önce mümkün olduğunca çok ekipmanı hazırlayın. Saha dağıtımından önce programı kaydediciye kurun ve aşağıda açıklanan adımları kullanarak kaydedicinin düzgün çalışıp çalışmadığını test edin.
	<ol>
		<li>Veri kaydedicinin ön tarafındaki RS-232 kablo bağlantı noktasını (izole edilmemiş) kullanarak bir dizüstü bilgisayarı veri kaydediciye bağlayın, veri kaydedici ile iletişim kurmak için arayüz programını açın ve veri kaydediciye bağlanın. Ardından anahtar teslim veri kaydedici programını veri kaydediciye yükleyin. Veri kaydedici ile iletişim kurmak için USB standart kablolar ve cep telefonları da kullanılabilir.
		<ol>
			<li>Program, bir 3 boyutlu sonik anemometre, iki ısı akısı plakası, bir toprak termokupl, bir ince telli hava termokupl ve bir net radyometre gibi belirli bir cihaz takımı için yazılmıştır. Program diğer sensör konfigürasyonları için uyarlanabilir, ancak kullanıcı herhangi bir değişiklikten sonra kaydedici programını dikkatli bir şekilde sahada test etmelidir. Programa birçok yeni karmaşık kod satırı eklenirse, program düzgün çalışmayabilir; özellikle sonik anemometre analog mod yerine seri olarak örneklendiğinde. Program şu adresten indirilebilir: <<a href="http://sites.google.com/site/tmshapland" target="_blank">sites.google.com/site/tmshapland</a>>.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Her şeyin doğru çalışıp çalışmadığını görmek için tüm sensörlerin veri değerlerini kontrol edin.
		<ol>
			<li>Not: Bu değişkenlerden herhangi biri logger arayüz programının durum tablosunda 'NAN' üretiyorsa, ilgili sensörün ve logger ile bağlantısının kontrol edilmesi gerekir. Gerekli düzeltmeleri yaptıktan sonra bilgisayara dönün ve sinyalin artık 'NAN' üretmediğinden emin olun.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Aşağıda açıklanan kurulum, bir ince telli termokupllu bir SR sistemi içindir ve kablolama, aşağıda açıklanan anahtar teslimi programa gömülü veri kaydedici komutlarıyla eşleşecek şekilde açıklanmıştır.
	<ol>
		<li>Çalışma alanında istasyonunuz için uygun bir konum belirlendikten sonra kuleyi kurun (CM6- Şekil 1). Sağlanan kazıkları kullanarak kulenin ayaklarını sabitleyin, uzun bakır topraklama çubuğunu mini bir balyozla toprak ısı akışı plakalarına müdahale etmeyecek bir yerde toprağa vurun - aşağıya bakın) ve topraklama çubuğunu kalın ölçü telini ve sağlanan konektörleri kullanarak kuleye bağlayın.</li>
		<li>Üretici tarafından sağlanan u-cıvataları kullanarak veri kaydedici muhafazasını kulenin ana eksenine takın (Şekil 1).</li>
		<li>İki toprak ısı akısı plakasını (yani G1 ve G2) beyaz nokta yukarı bakacak şekilde 5 cm derinlikte sıra arası boşluğa damla sulama emitörlerinden uzağa monte edin (Şekil 4). Kurulum, toprakla iyi bir termal temas sağlamalı ve veri kaydediciye geri giden uzatma kabloları, topraktan koparılarak hasar görmesini önlemek için gömülmelidir.
		<ol>
			<li>Isı akısı plakası kablolarını diferansiyel giriş sensörleri olarak veri kaydedici kanal 3 ve 4'e bağlayın (G1: siyah kablo 3H, kırmızı kablo 3L - ve G2: siyah kablo 4H, kırmızı kablo 4L). Bu belgede listelenen kodlar, veri kaydedici kanallarının etiketleriyle eşleşir ve makalenin geri kalanında kullanılacaktır. Tüm sensörler için ayrıntılar Tablo 1'de listelenmiştir.</li>
			<li>Not: Zemin ısı akışı plakasının içindeki termopil, enerji akısı yoğunluğuna ulaşmak için bilinen termal özelliklere sahip bir malzeme boyunca sıcaklık gradyanını ölçer. Her plaka üretici tarafından kalibre edilir. Zemin ısı akışı plakaları, güneş radyasyonunu engellemeden doğrudan toprağın üzerine yerleştirilemediğinden, toprak yüzeyinin altına gömülmeleri gerekir. Zemin ısı akısı plakalarının derinliğindeki enerji akısı yoğunluğu, yüzeydeki enerji akısı yoğunluğunda aynı değildir, çünkü bir miktar enerji plakanın üzerindeki toprak tabakasında depolanır, bu nedenle paralel olarak bağlanmış bir dizi toprak sıcaklık sensörü plakaların üzerindeki katmana monte edilir.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Plakaların üzerindeki ısı depolamasındaki değişikliği hesaba katmak için toprak hacmini yer ısı akışı plakasının üzerine yaymak için toprak termokuplunu (paralel bağlanmış, Ts adı verilen 1 problu 4 kablo) takın (Şekil 4).
		<ol>
			<li>Toprak termokuplunu diferansiyel sensör olarak kanal 5'teki veri kaydediciye bağlayın (Ts: mor kablo 5H, kırmızı kablo 5L).</li>
			<li>Not: Toprak tabakası sıcaklığı, toprak tabakasının altından üstüne yakın bir açıyla (kabaca toprak yüzeyinin yaklaşık 0.04-0.01 m altında) toprak sıcaklık problarının yerleştirilmesiyle ölçülür. Sıcaklık problarının yüzeye çok yakın yerleştirilmemesi önemlidir. Toprak çatlarsa, sensörlere gelen veya sensörlerden gelen radyasyon ve/veya duyulur ısı akışı yanlış verilere neden olabilir. Genel olarak, sıcaklık sensörlerini toprak yüzeyinden 0,01 m'den daha yakın yerleştirmemek en iyisidir; ve toprağın kuruması nedeniyle büyük çatlaklara sahip topraklarda daha derine yerleştirilmesi gerekir5.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Net radyometreyi (Rn-Şekil 5 olarak adlandırılır) kanopinin üzerindeki ve güneyi gösterecek şekilde çapraz kol bomuna takın.
		<ol>
			<li>Net radyometreyi diferansiyel sensör olarak kanal 2'deki veri kaydediciye bağlayın (Rn: beyaz kablo 2H, yeşil kablo 2L, blendaj (çıplak) sinyal toprağı)</li>
		</ol>
		</li>
		<li>İnce tel termokuplunu (TC1- Şekil 6 olarak adlandırılır) çapraz kolun bir ucuna ve kanopinin üzerine monte edin (yükseklik, belirli bir tarlada yetişen bitkilere ve gerekli getirme miktarına bağlı olacaktır); hava sıcaklığı 10 Hz'de örneklenecektir. Bu ölçümler için kullanılan termokupllar tipik olarak 76 μm çapındadır.
		<ol>
			<li>İnce telli termokupl'u, mor kablonun 1H'ye, kırmızı kablonun 1L'ye, net kablonun sinyal toprağına gittiği bir diferansiyel sensör olarak kanal 1'deki veri kaydediciye bağlayın.</li>
			<li>Not: Sistem çalışmaya başladıktan sonra termokuplun bakımıyla ilgili aşağıdaki ayrıntılara bakın.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Sonik anemometreyi (Şekil 7), girdap kovaryansını hesaplamak için üç boyutlu rüzgar hızlarını ve 10 Hz'de sonik sıcaklığı ölçmek için Nu-ray bağlantı parçasını kullanarak çapraz kolun diğer ucuna (yani ince telli termokuplun karşısına) takın. Sonik anemometreyi, ölçüm alanının merkezi ince telli termokupl ile aynı yükseklikte olacak şekilde takın.
		<ol>
			<li>Not: Sonik anemometre, istenen sinyalleri vermek için saha dağıtımından önce fabrika ayarlarından yeniden yapılandırma gerektirir (Daha fazla bilgi için, <a href="https://sites.google.com/site/tmshapland" target="_blank">sites.google.com/site/tmshapland adresinde bulunan RM Young Model 81000RE Yeniden Yapılandırma Instructions.pdf bakın</a>).</li>
			<li>Yüzey yenileme analizi ile elde edilen kalibre edilmemiş duyulur ısı akısı yoğunluğu, daha sonra girdap kovaryansının SR duyarlı ısı akısı yoğunluğuna karşı en küçük kareler doğrusal regresyonunun eğimi belirlenerek kalibre edilir.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Güç kaynağını veri kaydediciye bağlayın.</li>
		<li>Veri kaydedicinin ön tarafındaki RS-232 kablo bağlantı noktasını (izole edilmemiş) kullanarak bir dizüstü bilgisayarı veri kaydediciye bağlayın. Bu adım laboratuvarda daha önce gerçekleştirilmemişse anahtar teslim veri kayıt programını yükleyin.
		<ol>
			<li>Program, bir sonik anemometre, iki ısı akısı plakası, bir toprak termokupl, bir ince telli hava termokupl ve bir net radyometre gibi belirli bir cihaz takımı için yazılmıştır. Program diğer sensör konfigürasyonları için uyarlanabilir, ancak kullanıcı herhangi bir değişiklikten sonra kaydedici programını dikkatli bir şekilde sahada test etmelidir. Programa birçok yeni karmaşık kod satırı eklenirse, program düzgün çalışmayabilir; özellikle sonik anemometre analog mod yerine seri olarak örneklendiğinde. Program şu adresten indirilebilir: <a href="https://sites.google.com/site/tmshapland" target="_blank">sites.google.com/site/tmshapland</a>. Program ve kullanımı hakkında daha fazla ayrıntıyı son yayınımız6'da bulabilirsiniz.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Her şeyin doğru çalışıp çalışmadığını görmek için tüm sensörlerin veri değerlerini kontrol edin.
		<ol>
			<li>Not: Bu değişkenlerden herhangi biri, kaydedici arayüz programının durum tablosunda 'NAN' üretiyorsa, ilgili sensörün kontrol edilmesi veya değiştirilmesi gerekir. Sensörde veya kablolarında ayarlamalar yaptıktan sonra bilgisayara dönün ve sinyalin artık bir 'NAN' üretmediğinden emin olun.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>İstasyon işlevsel hale geldikten sonra aşağıdaki adımları kullanarak istasyonun bakımını yapın.
	<ol>
		<li>Nu-Ray bağlantısını sökün ve net radyometreyi tutan ana dikey direği indirin.</li>
		<li>İzolasyonlu termokupl telini metal silindir ile birleştiği yerde bükün. Açıkta kalan termokupl tellerini (yani termokuplun en ucunu) dikkatlice limon suyuna batırın ve açıkta kalan telleri kavanoza çarpmamaya dikkat edin. Telleri deiyonize (DI) su dolu kavanoza batırarak sensördeki limon suyunu temizleyin. Termokupl telini metal silindirle birleştiği yerde tekrar düzeltin.</li>
		<li>Net radyometreye DI su püskürtün. Emici mendillerle kurulayın. Dikey direği orijinal konumuna kaldırın, Nu-Ray ayar vidalarını yeniden sıkın ve ağ radyometresini düzleştirin.</li>
		<li>Zaman içinde bitki kanopisinde meydana gelen değişiklikleri kaydetmek için kulenin fotoğraflarını çekin.</li>
		<li>Toplanan enerji dengesi akı verilerini işleyin; anahtar teslimi veri kaydedici programından alınan çıktı tablosu zaten dönüştürülmüş RN, G, H ve LE'yi içerir. Anahtar teslimi veri kaydedici programı çıktısı6,7 hakkında daha fazla ayrıntı için son çalışmalarımıza bakın.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Moratiel, R., Martínez-Cob, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evapotranspiration+of+table+grape+trained+to+a+gable+trellis+system+under+netting+and+black+plastic+mulching%5BTitle%5D)+AND+%22Irrigation+Science%22%5BJournal%5D)">Evapotranspiration of table grape trained to a gable trellis system under netting and black plastic mulching.</a> Irrigation Science. 30 (3), 167-178 (2011).</li>
<li>DWR (Department of Water Resources). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22California+Water+Plan+Update%2C+Bulletin+160-05%22">California Water Plan Update, Bulletin 160-05</a>. , California Department of Water Resources. Sacramento, CA, U.S.A. (2005).</li>
<li>Snyder, R. L., Spano, D., Duce, P., Paw, U. K. T., Qiu, J., Su, H. B., Watanabe, T., Brunet, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+renewal+analysis%3A+a+new+method+to+obtain+scalar+fluxes+without+velocity+data%5BTitle%5D)+AND+%22Agric.+For.+Meteorol%22%5BJournal%5D)">Surface renewal analysis: a new method to obtain scalar fluxes without velocity data.</a> Agric. For. Meteorol. 74, 119-137 (1995).</li>
<li>Rosenberg, N. J., Blad, B. L., Verma, S. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRosenberg%2C+NJ+%22Microclimate%3A+the+biological+environment%22">Microclimate: the biological environment</a>. , 2nd, John Wiley and Sons. New York, NY. USA. (1983).</li>
<li>Snyder, R. L., Spano, D., Duce, P., Paw, U. K. T., Anderson, F. E., Falk, M. Surface Renewal Manual. , (2007).</li>
<li>Shapland, T. M., McElrone, A. J., Paw, U. T. K., Snyder, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+turnkey+data+logger+program+for+field-scale+energy+flux+density+measurements+using+eddy+covariance+and+surface%5BTitle%5D)+AND+%22Ital.+J.+Agrometeorol%22%5BJournal%5D)">A turnkey data logger program for field-scale energy flux density measurements using eddy covariance and surface.</a> Ital. J. Agrometeorol. , Forthcoming Forthcoming.</li>
<li>Shapland, T. M., Snyder, R. L., Paw, U. K. T., Lang, D., McElrone, A. J. New tools to improve access to micrometeorological methods for agricultural research scientists. Annual Meeting of the American Society of Agronomy, , (2011).</li>
<li>Van Atta, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+coherent+structures+on+structure+functions+of+temperature+in+the+atmospheric+boundary+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+of+Mech%22%5BJournal%5D)">Effect of coherent structures on structure functions of temperature in the atmospheric boundary layer.</a> Arch. of Mech. 29, 161-171 (1977).</li>
<li>Snyder, R. L., Spano, D., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Renewal+analysis+for+sensible+and+latent+heat+flux+density%5BTitle%5D)+AND+%22Boundary-Layer+Meteorol%22%5BJournal%5D)">Surface Renewal analysis for sensible and latent heat flux density.</a> Boundary-Layer Meteorol. 77, 249-266 (1996).</li>
<li>Spano, D., Duce, P., Snyder, R. L., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+renewal+estimates+of+evapotranspiration.+Tall+canopies%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Hort%22%5BJournal%5D)">Surface renewal estimates of evapotranspiration. Tall canopies.</a> Acta Hort. 449, 63-68 (1997).</li>
<li>Spano, D., Snyder, R. L., Duce, P., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+renewal+analysis+for+sensible+heat+flux+density+using+structure+functions%5BTitle%5D)+AND+%22Agric.+For.+Meteorol%22%5BJournal%5D)">Surface renewal analysis for sensible heat flux density using structure functions.</a> Agric. For. Meteorol. 86, 259-271 (1997).</li>
<li>Shapland, T. M., McElrone, A. J., Snyder, R. L., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+function+analysis+of+two-scale+scalar+ramps.+Part+I%3A+Theory+and+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Boundary+Layer+Meterology%22%5BJournal%5D)">Structure function analysis of two-scale scalar ramps. Part I: Theory and modeling.</a> Boundary Layer Meterology. , (2012).</li>
<li>Shapland, T. M., McElrone, A. J., Snyder, R. L., Paw, U. K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+function+analysis+of+two-scale+scalar+ramps.+Part+II%3A+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Boundary+Layer+Meterology%22%5BJournal%5D)">Structure function analysis of two-scale scalar ramps. Part II: Applications.</a> Boundary Layer Meterology. , (2012).</li>
</ol>

Yazarlar, mevcut rekabet eden finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Yüzey yenileme yöntemi, mahsulün su kullanımını gerçek zamanlı olarak ölçmek için bağımsız ve ucuz bir teknik geliştirmek için somut bir fırsat sunuyor. Sinyal işleme, veri kaydedici programlama, kalibrasyon ve veri yönetimindeki son gelişmeler bu hedefi daha net bir şekilde odak noktasına getirdi. Bu makale ve yakın zamanda geliştirdiğimiz anahtar teslimi veri kaydedici programımız6 , gelişmiş mikrometeorolojik yöntemleri tarımsal araştırmacılar için daha erişilebilir hale getirmektedir. Enerji dengesi teriml...

Su kıtlığı, kuru büyüyen bölgelerde tarımsal sürdürülebilirliği tehdit ediyor. Bu durum, değişen iklim koşulları ve sınırlı su kaynakları için tarım, belediye, sanayi ve koruma kuruluşları arasındaki rekabetin artmasıyla daha da kötüleşecektir. Devam eden bu ikilemle başa çıkmak için, yetiştiriciler sürekli olarak sulama verimliliğini artırmanın yollarını ararlar ve mahsulün su kullanımını (yani evapotranspirasyon, ET) gerçek zamanlı olarak daha iyi tahmin eden teknoloji ve daha iyi agrometeorolojik yöntemler bu çabalara kesinlikle yardımcı olacaktır. Yetiştiriciler tarafından ET'yi tahmin etmek için kullanılan mevcut teknolojiler, her ikisi de tahmin hatalarına karşı oldukça hassas olan referans evapotranspirasyon (ET0) ve ampirik bir ürün katsayısının (Kc) kullanımına bağlıdır. Agrometeorologlar ayrıca, mahsul su kullanım verimliliğini1 iyileştirmek için deneysel tedavileri değerlendirmek ve bölgesel su tahsis stratejilerini2 parametreleştirmek için ET'yi ölçerler, ancak bu yöntemler oldukça teknik ve pahalıdır. Mevcut araştırmaya dayalı ET ölçüm yöntemlerini yetiştiriciler için uygun maliyetli ve kullanıcı dostu teknolojilere dönüştürmek için çabalar devam etmektedir.
Yüzey yenileme (SR), mahsul ET'sini ölçmek için kullanılan bir agrometeorolojik yöntemdir. SR, Şekil 1'de gösterilen istasyon ile ölçülen ve Şekil 2 ve Film 1'de teorik olarak gösterildiği gibi, türbülanslı değişim süreci3 sırasında mahsul kanopisi içinde geçici olarak bulunan hava parsellerinin enerji bütçesinin analizine dayanmaktadır. Hava parselleri, türbülanslı sıcaklık zaman serisi verilerinde rampa benzeri şekiller olarak ortaya çıkar ve akı yoğunluğunu hesaplamak için rampaların genliği ve periyodu kullanılır (Şekil 2 ve 3). SR yöntemiyle, belirli bir ürün yüzeyi için ET, aşağıdaki enerji dengesi denkleminin kalıntısı olarak gizli ısı akısı yoğunluğu (LE) hesaplanarak belirlenir 
LE=R n-G-H,
Burada, LE, bir mahsul yüzeyinden suyun faz değişimi ile ilişkili enerji akışı yoğunluğudur, Rn net radyasyondur, G toprak ısı akışı yoğunluğudur (yani yerin içine veya dışına iletilen enerji) ve H, duyulur ısı akışı yoğunluğudur (yani, yüzeyden havaya veya tam tersi, bir sıcaklık değişimine neden olur). RN, net akı aşağı doğru olduğunda (yüzeye eklenen enerji) pozitif bir sayıdır, LE ve H, akı yukarı olduğunda (havaya eklenen enerji) pozitif sayılardır ve G, akı aşağı doğru olduğunda (toprağa eklenen enerji) pozitif bir sayıdır. LE (MJ/m2sn) daha sonra yüzeyden su buharının kütle akı yoğunluğunu (yani ET) elde etmek için gizli buharlaşma ısısına (L=2.45 MJ/kg) bölünür.
R n ve G ölçümleri nispeten basit ve ucuzdur. H'nin doğrudan ölçümleri daha karmaşıktır ve yüksek frekanslı veri toplama gerektirir. H'yi belirlemek için en yaygın yöntem girdap kovaryansıdır; bununla birlikte, bu yöntem için gerekli olan sonik anemometre pahalıdır, karmaşıktır ve sonuç olarak, tarım uzmanları, bahçıvanlar veya mühendisler tarafından H ve LE'yi belirlemek için yaygın olarak kullanılmaz. Öte yandan, SR tekniğinden türetilen H, yüzey-atmosfer arayüzünde yüksek frekanslı hava sıcaklıklarını ölçmek için ince telli termokupllar kullanan daha basit ve daha ucuz bir yöntemle elde edilir. SR'nin basitliğine rağmen, akım ölçümleri, makul ısı akısı yoğunluğu elde etmek için bir sonik anemometrenin girdap kovaryans H tahminine karşı kalibrasyon gerektirir.
ET ölçümleri için bir SR akı kulesinin başarılı bir şekilde konuşlandırılması, özellikle atmosfer biliminde resmi eğitim almamış birçok tarım araştırmacısı için göz korkutucu bir zorluk olabilir. SR ve girdap kovaryans ölçümleri, hem karmaşık enstrümantasyonla görevleri yürütmek için veri kaydedicilerin programlanmasında hem de ham türbülans verilerinin anlamlı akışlar halinde işlenmesi için bilgisayar programları yazılmasında gelişmiş teknik beceriler gerektirir. Burada, bir saha istasyonunun nasıl kurulacağını, sensörlerin nasıl kurulacağını ve veri toplama ve işlem sonrası prosedürler için yeni anahtar teslim veri kaydedici programımızın nasıl kullanılacağını açıklıyoruz.

<table><tbody><tr><td>Veri kaydedici</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>CR1000</td><td></td></tr><tr><td>Veri Kaydedici Muhafazası</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>ENC12/14-SC</td><td></td></tr><tr><td>Kule (6 ft), topraklamalı ve paratonerli</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>CM6</td><td></td></tr><tr><td>Çapraz kol (4 ft)</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>CM204</td><td></td></tr><tr><td>Nu-ray geçit bağlantısı</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>17953</td><td></td></tr><tr><td>Regülatör ve pil ile güç kaynağı (12 V)</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>PS100</td><td></td></tr><tr><td>Şarj Regülatörü (12 V)</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>CH100</td><td></td></tr><tr><td>Pil Uzatma Kablosu</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>6186</td><td></td></tr><tr><td>Termokupl Uzatma Kablosu</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>FWC-20</td><td></td></tr><tr><td>Termokupllar</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td>Uzun boyunlu <td>FW3</td><td></td></tr><tr><td>3D sonik anemometre</td><td>RM Young Company</td><td>81000 RE</td><td></td></tr><tr><td>8 anemometre için iletken kablo</td><td>RM Young Company</td><td>18660</td><td></td></tr><tr><td>Toprak ısı akısı plakaları</td><td>REBS, Inc.</td><td>HFT3.1</td><td></td></tr><tr><td>Toprak termokuplları</td><td>Campbell Scientific, Inc.</td><td>Kablolu TCAV</td><td></td></tr><tr><td>Net radyometre</td><td>Kipp ve Zonen, Inc.</td><td>NR Lite 2</td><td></td></tr><tr>Radiometer <td>Kipp and Zonen, Inc.</td> <td>için ağır hizmet tipi direk montajı</td><td>L-CMB1</td><td></td></tr></tbody></table> Serisi

yüzey yenileme: alan Ölçeğinde enerji akısı yoğunluğu verilerinin Ölçülmesi ve İşlenmesi için gelişmiş bir mikrometeorolojik yöntem

Surface Renewal: An Advanced Micrometeorological Method for Measuring and Processing Field-Scale Energy Flux Density Data

İleri mikrometeorolojik yöntemler toprak, mahsul ve çevre bilimlerinde giderek daha önemli hale gelmiştir. Atmosfer biliminde resmi eğitimi olmayan birçok bilim insanı için bu tekniklere nispeten erişilemez. Yüzey yenileme ve diğer akı ölçüm yöntemleri, sınır tabakası meteorolojisinin anlaşılmasını ve enstrümantasyon ve çoklu veri yönetimi programlarında kapsamlı eğitim gerektirir. Bu tekniklerin erişilebilirliğini artırmak için, yüzey yenileme ölçümlerinin altında yatan teoriyi açıklıyoruz, girdap kovaryans kalibrasyonu ile yüzey yenileme için bir saha istasyonunun nasıl kurulacağını gösteriyoruz ve akı veri toplama ve işlemeyi gerçekleştirmek için açık kaynaklı anahtar teslimi veri kaydedici programımızı kullanıyoruz. Yeni anahtar teslim program, kullanıcıya düzeltilmiş akılar ve kalite kontrol parametreleri ile basit bir veri tablosu döndürür ve araştırmacıların nihai akı verilerini elde etmek için birden fazla işleme programı arasında mekik dokuma ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu ölçümlerden elde edilen verilere bir örnek, mahsul suyu kullanımının bu teknikle nasıl ölçüldüğünü göstermektedir. Çıktı bilgileri, çeşitli tarımsal ekosistemlerde sulama kararları almak için yetiştiriciler için yararlıdır. Bu istasyonlar şu anda grubumuzdaki araştırmacılar ve Kaliforniya Su Kaynakları Departmanı tarafından aşağıdaki ürünlerde çok sayıda saha deneyinde kullanılmaktadır: pirinç, şarap ve kuru üzüm üzüm bağları, yonca, badem, ceviz, şeftali, limon, avokado ve mısır.

Enerji dengesi denkleminin Rn ve G bileşenlerini elde etmek nispeten kolay ve düşük maliyetlidir. H ölçümleri ise daha karmaşıktır; yüzey yenilenmesi için ince telli bir termokupl ile ölçülen yüksek frekanslı sıcaklık izleri veya girdap kovaryansı için sonik bir anemometre gerektirir. İnce telli bir termokupl ile ölçülen örnek bir sıcaklık izi Şekil 9'da gösterilmiştir ve bu ham verilerden sinyali ayıklamak için matematiksel analize duyulan ihtiyacı ortaya koymaktadı...

Yüzey yenileme, enerji akışlarını belirlemek için giderek daha fazla kullanılan mikrometeorolojik bir yöntemdir, ancak teknik karmaşıklığı onu geniş bir kitle için erişilemez hale getirir. Bir yüzey yenileme saha istasyonunu kurmak ve kalibre etmek, verileri elde etmek ve işlemek ve sonuçları doğru bir şekilde yorumlamak için gereken adımları açıklıyoruz.

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

Advanced micrometeorological methods have become  increasingly important in soil, crop, and environmental sciences.  For many scientists without formal ...

Bu prosedürün genel amacı, arazi ölçeğindeki enerji akısı yoğunluğu verilerini ölçmek ve işlemek için bir yüzey yenilenme sistemi kurmaktır. Bu işlem, öncelikle araziye kule veri kaydedici muhafazası ve güneş panelinin kurulmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım ise sensörlerin kuleye sabitlenmesidir.Ardından, sensör kabloları veri kaydediciye bağlanır. Son adım, veri kaydedicinin bir dizüstü bilgisayara bağlanması, programın veri kaydediciye yüklenmesi ve veri kaydedicinin sensörlerden sinyal alıp almadığının kontrol edilmesidir. Nihayetinde, yüzey yenilenmesi, bir ekosistemin evapotranspirasyonunu ölçmek için kullanılır ve yetiştiricilere çeşitli tarımsal ekosistemlerde sulama kararları vermeleri için yararlı bilgiler sağlar.Yöntem, tarımsal ve kentsel su kullanımıyla ilgili bilgi sağlasa da aynı zamanda ormancılık ve sulak alanlar gibi doğal ekosistemlerde de uygulama alanlarına sahiptir. Evapotranspirasyon, ürün üretim sistemlerindeki su kaybının temel nedeni olduğundan, bu tekniğin etkileri sulama yönetimine kadar uzanmaktadır. Genel olarak, bu yönteme yeni başlayan kişiler, ekipmanın nasıl kurulacağını veya düzgün çalışıp çalışmadığının nasıl doğrulanacağını bilmedikleri için zorluk yaşayacaklardır.Bu yöntemle ilgili ilk fikrimiz, türbülans verilerinin gözlemlenmesi sonucunda kimya mühendisliğindeki yüzey yenilenmesi kavramını atmosfer bilimlerine uyarlamamızla ortaya çıktı. Bu prosedür, ekip üyelerimiz Rick Snyder ve PA ile doktora sonrası araştırmacılar Arturo Calderone ve Tom Chaplin tarafından gösterilecektir. Bu deneye, metin protokolünde açıklandığı şekilde saha istasyonunun konumunu belirleyerek ve rüzgar yönünü değerlendirerek başlayın.Sahaya çıkmadan önce laboratuvarda mümkün olduğunca çok ekipmanı hazırlayın. İlk olarak, sensörleri veri kaydediciye bağlayın. Ardından, bir dizüstü bilgisayar ile veri kaydedici portu arasına RS 2 32 kablosunu takın.Veri kaydedici ile iletişim kurmak için arayüz programını açın ve ardından programa bağlanın. Daha sonra, anahtar teslim veri kaydedici programını veri kaydediciye yükleyin. Her şeyin doğru çalışıp çalışmadığını görmek için tüm sensörlerin veri değerlerini kontrol edin.Çalışma alanında istasyon için uygun bir konum belirlendikten sonra kuleyi kurun ve kulenin ayaklarını verilen kazıklar kullanarak sabitleyin. Uzun bakır topraklama çubuğunu, ısı akısı plakalarına müdahale etmeyecek bir konuma mini bir balyozla toprağa çakın.Topraklama çubuğunu, kalın ayarda bir tel ve beraberinde verilen konnektörler kullanarak kuleye bağlayın. Veri kaydedici muhafazasını, üretici tarafından sağlanan U-cıvataları kullanarak kulenin ana eksenine sabitleyin. İki toprak ısı akısı plakasını, beyaz noktaları yukarı bakacak şekilde, damla sulama emitterlarından uzakta, sıra arası boşlukta beş santimetre derinliğe yerleştirin.Isı akısı plakası kablolarını veri kaydedici kanal üç ve dört'e diferansiyel giriş sensörleri olarak bağlayın. Plakaların üzerindeki ısı depolama değişimini hesaba katmak için toprak termokuplunu, yerdeki ısı akısı plakasının üzerindeki toprak hacmini kapsayacak şekilde yerleştirin. Toprak termokuplunu veri kaydedicinin beşinci kanalına diferansiyel sensör olarak bağlayın.Net radyometreyi çapraz kola monte edin. Bomu kanopi üzerine yerleştirin ve güneye yönlendirin. Net radyometreyi veri kaydedicinin ikinci kanalına bağlayın.Diferansiyel bir sensör olarak. İnce telli termokuplu, çapraz kolun bir ucuna ve kanopinin üzerine yerleştirin. Hava sıcaklığı, termokupllar ile 10 hertz hızında örneklenecektir.Bu ölçümler için tipik olarak 76 mikron çapında olanlar kullanılır. İnce telli termokuplu, mor tel bir H'ye, kırmızı tel bir L'ye ve şeffaf tel sinyal toprağına gelecek şekilde bir diferansiyel sensör olarak veri kaydedicinin birinci kanalına bağlayın. Üç boyutlu rüzgar hızlarını ve sonik sıcaklığı 10 hertz değerinde ölçmek için sonik anemometreyi, yeni ray bağlantı aparatını kullanarak çapraz kolun diğer ucuna monte edin.Eddy kovaryans duyulur ısı akısını hesaplamak için, sonik anemometreyi ölçüm alanının merkezi ince telli termokupl ile aynı yükseklikte olacak şekilde kurun. Ardından, güç kaynağını veri kaydediciye bağlayın.Veri kaydedicinin ön kısmındaki RS 2 32 kablo portunu kullanarak bir dizüstü bilgisayarı veri kaydediciye bağlayın. Turnkey veri kaydedici programını kullanın. Her şeyin doğru çalıştığından emin olmak için tüm sensörlerin veri değerlerini kontrol edin.Yeni ray ekleminin vidasını gevşetin ve net radyometreyi tutan ana dikey direği aşağı indirin. Yalıtımlı termokupl telini, metal silindirle birleştiği noktadan bükün. Açıkta kalan termokupl tellerini, tellerin kavanoza çarpmamasına dikkat ederek dikkatlice bir kavanoz limon suyuna daldırın.Kabloları deiyonize su dolu bir kavanoza daldırarak sensör üzerindeki limon suyunu temizleyin. Termokupl telini metal ile birleştiği noktadan yeniden düzeltin. Net radyometreyi deiyonize su ile püskürtün ve emici mendillerle kurulayın.Dikey direği orijinal konumuna kaldırın. Yeni ray set vidalarını tekrar sıkın ve net radyometreyi teraziye getirin. Burada, ince telli bir termokupl ile ölçülen örnek bir sıcaklık izi gösterilmiştir.Bu iz, ham veriden sinyali çıkarmak için matematiksel analize duyulan ihtiyacı göstermektedir. Verilerin görsel incelenmesi, yaklaşık olarak 12, 35, 46 ve 72. saniyelerde sona eren üç veya dört birincil rampa olduğunu ortaya koymaktadır. Tüm enerji dengesi bileşenleri, pik değerlerin gün ortasında gerçekleştiği benzer bir günlük örüntü izlemektedir.Yüzeyin kaybettiğinden daha fazla radyasyon alması nedeniyle net radyasyon gündüzleri pozitif, yüzeyin aldığına oranla daha fazla radyasyon kaybetmesi nedeniyle ise geceleri negatiftir. Bu durum, Kuzey Kaliforniya'daki güneşli bahar günleri için beklenen günlük eğriyi sergilemektedir. Toprak ısı akısı yoğunluğu da benzer bir günlük örüntü izlemektedir.Enerji yüzeyden toprağa iletildiği için gündüzleri pozitif, geceleri ise negatiftir. Aşağıdan daha soğuk olan yüzeye daha fazla enerji iletildikçe, gizli ısı akısı, yeterli suya sahip bir ürün üzerinde beklenen günlük eğriyi takip eder. Açık havada, net radyasyon evapotranspirasyon için baskın enerji kaynağıdır.Böylece, gizli ısı akısı yoğunluğu değerleri, aktif olarak terleme yapan bir ürün üzerinde gündüz saatlerindeki net radyasyon değişimlerini takip eder. Pozitif net radyasyon koşulları sırasında mevcut enerjinin çoğunluğunun, duyulur ısı akısı yoğunluğu ve toprak ısı akısı yoğunluğundan ziyade gizli ısı akısı yoğunluğuna ayrılması beklenmektedir. Rüzgarlı gecelerde gizli ısı akısı sıfıra yakınken, durgun gecelerde muhtemelen yoğuşmaya işaret edecek şekilde negatif değerler göstermiştir.Buna rağmen, gizli ısı akısına gündüz olan katkı, gece olan katkıdan çok daha fazladır. Bu nedenle, gece değerlerindeki belirsizlikler ilgi çekici olsa da nispeten önemsizdir. Günlük kümülatif evapotranspirasyon değerleri, yan yana konumlandırılmış yüzey yenileme istasyonu ve tartımlı lizimetre için birbiriyle iyi bir uyum göstermektedir.Buğday tarlasında, ağırlıklı lizimetreler ürün yüzeylerinden gelen evapotranspirasyon tahminleri için altın standart olarak kabul edilir. Çoğu günde, Yüzey yenileme istasyonundan elde edilen kümülatif evapotranspirasyon, Lizimetre.Kule'den alınan değerlerden biraz daha yüksekti. Ölçümler, lizimetre ölçümlerinden daha geniş bir alandaki akıları temsil etmektedir ve bu ölçümlerin yapıldığı sırada lizimetredeki buğdaylar, bitkilerden ve tarlanın geri kalanından yaklaşık 10 santimetre daha kısa ve daha az yoğundu.Bu nedenle, ekipman kurulumu sırasında akı tower'dan daha yüksek evapotranspirasyon değerleri bekleniyordu. Bu prosedür takip edildikten sonra, sahadan ayrılmadan önce sensörlerin veri kaydediciye (logger) değer döndürdüğünü kontrol etmek önemlidir. Gelişiminden sonra, bitki su durumu gibi diğer soruları yanıtlamak için yaprak su potansiyeli gibi diğer ölçümler kullanılabilir.Bu teknik, tarım alanındaki araştırmacıların çeşitli ürünlerde tarla ölçeğindeki su kullanımını incelemelerinin yolunu açmıştır.

surface-renewal-an-advanced-micrometeorological-method-for-measuring

Research

JoVE Journal

Environment

Çevre

Yüzey Yenileme: Alan Ölçeğinde Enerji Akış Yoğunluğu Verilerini Ölçmek ve İşlemek için Gelişmiş Bir Mikrometeorolojik Yöntem

Biz yaprak hidrolik iletkenlik eş zamanlı ölçümü için (nispeten hızlı (30 dakika) ve gerçekçi bir yöntem...

Evaporatif Akı Yöntemi (EFM) kullanarak Işınım ve Dehidrasyon için Yaprak Hidrolik İletkenlik ve Stoma İletkenlik ve Yanıtları Ölçümü

Bu makale, toprak sistemlerinden sera gazı akışının ölçümü için statik oda tabanlı yöntemi göstermektedir. Nispeten mütevazı altyapı yatırımlarıyla, birden fazla tedaviden/lokasyondan ve saatler ile yıllar arasında değişen zaman dilimlerinde ölçümler elde edilebilir.

Statik Chambers kullanma Tarım Topraklarının Sera Gazı Flux Ölçümü

Burada, türbülanslı akışlarda kararsız yüzey basıncını yüksek uzamsal çözünürlükle ölçmek için bir protokol sunuyoruz. Bu yöntem, bir uzak mikrofon probunun (RMP) yapısını ve frekansa bağlı, karmaşık aktarım fonksiyonunun belirlenmesini gösterir. Dinamik yanıtın analitik bir belirlemesi sunulur ve doğrulanır.

Uzak Mikrofon Probe kullanarak Kararsız Yüzey Basınç Ölçümü

Toprak erozyonu ve ifade kayma desen uygun zaman aralığı olarak kullandığınız eşlenen zemin yükseklik farklılıkları değişkenden. Böyle değişiklikler yükseltmesi yüzey yakınındaki toprak karbonatı değişimler ilgilidir. Bu miktarlar ve veri analiz yöntemleri alan ve laboratuar ölçümleri için tekrarlanabilir yöntemleri burada açıklanmıştır.

Ölçme ve toprak erozyon ve toprak karbonat konsantrasyonları tarım Yönetimi'nin altında ilgili ifade eşleme

Genellikle başlangıç saatini kök maruz kalma, makroskopik incelenerek doğru bulma odaklanmıştır erozyon dendrogeomorphology üzerinden karakterize veya hücre düzeyi değişiklikleri poz tarafından neden oldu. Burada, daha kesin erozyon oranları son derece hassas microtopographic verilerden elde etmek için farklı roman teknikleri ayrıntılı bir açıklamasını sunuyoruz.

Laboratuvar ve levha erozyon oranları üzerinden Dendrogeomorphology tahmin etmek için alan Protokolü

Manzara süreçleri kritik bileşenleri toprak oluşumu ve toprak özellikleri ve kayma manzara yapısında belirlemede önemli rol oynarlar. Biz toprak yeniden dağıtım ve toprak organik karbon çeşitli kayma ölçekler arasında tahmin etmek için kademeli asıl bileşen regresyon kullanarak yeni bir yaklaşım öneriyorum.

Toprak yeniden dağıtım ve toprak organik karbon eşlemek için topografik modellerini ölçekleme için asıl bileşenlerinin kullanımı

Sunulan protokol, Polonya 'nın Şu anda yeniden ormanlanmış windthrow sitesinde, sınırlı alan ile kısa gölgelikli ekosistemlerin her türlü uygulanabilir tipik olmayan konumlarda, Eddy Kovaryans yöntemini kullanır. Site kurulum kurallarının ölçümü, Flux hesaplamaları ve kalite kontrolü ile nihai sonuç analizinin detayları açıklanmıştır.

Ideal olmayan Eddy Kovaryans sitelerinde CO2 fluxes ölçümleri

Yaprak alan indeksi (LAI) doğru bir tahmin bitki ekosistemleri içinde malzeme ve enerji akıları birçok model için ve bir ekosistem ve atmosferik sınır tabakası arasında çok önemlidir. Bu nedenle, sunulan protokolde hassas LAI ölçümleri almak için üç yöntem (çöp tuzakları, iğne tekniği ve PCA) yer aldı.

Saf Yaprak Döken Standlarda Üç Farklı Yöntem Kullanılarak Yaprak Alan İndeksi Tahmini

Karasal ekosistemlerde hızlı ve hassas yaprak alanı indeksi (LAI) tahmini, çok çeşitli ekolojik çalışmalar ve uzaktan algılama ürünlerinin kalibre edilmesi için çok önemlidir. Burada sunulan, zemin tabanlı yerinde LAI ölçümleri almak için yeni LP 110 optik cihazını kullanma protokolüdür.

Bitki Örtüsü Gölgeliğinde Optik Cihaz Kullanılarak Etkili Yaprak Alanı İndeksinin Alan Ölçümü

Uzaktan kumandalı uçak sistemlerindeki (RPAS) son gelişmeler, orman kurtarma izleme için ideal olan metre altı çözünürlüğe olanak tanır. Yapay zekanın (AI) entegre edilmesi, uzaktan algılanan büyük veri kümelerinden daha derin içgörüler elde edilmesini sağlar. Bu protokol, bozulmadan kurtulan ormanlık alanların daha verimli değerlendirilmesini ve yönetimini destekleyerek izlemeyi geliştirir.

Orman Kurtarma İzlemede Kullanılmak Üzere Drone Tabanlı Uzaktan Algılanan Verilerin Toplanması ve İşlenmesi

Bu makale, yerel yıkıcı olmayan termal karakterizasyon ve görüntüleme için Frekans Alanı Termorefleksiyon (FDTR) tekniğini sunmaktadır.

Termal Özellik Ölçümleri İçin Frekans Alanı Termoyansıması Tekniği

Keşfedin yüzey yenileme yöntemiyle alan ölçeğinde enerji akısı yoğunluğu verilerini ölçme ve işleme sürecini. Bu mikrometeorolojik sistem bitki örtüsü terlemesini belirleyerek tarımsal sulama kararlarını destekler.

Yüzey Yenileme: Alan Ölçeğinde Enerji Akısı Yoğunluğu Verilerinin Ölçülmesi ve İşlenmesi için Gelişmiş Bir Mikrometeorolojik Yöntem (Video) | JoVE Journal

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

Daha fazla video keşfet