היכרות האפקטים של האטמוספרה Forcings באידוי: שילוב ניסיוני של שכבת האטמוספרה הגבול ומתחת לפני קרקע רדודה

הבנת יחסי הגומלין בין הקרקע והאווירה היא בעל חשיבות עליונה להבנת בעיות העולם הנוכחיות רבות כגון דליפה של בחינה גיאולוגית-מוחרם פחמן דו חמצני בקרקע, שינויי האקלים, מים ואספקת מזון, זיהוי מדויק של מוקשים שלנו, והתיקון של מי תהום ואדמה. בנוסף, הבורסות העיקריות של חום ומים המניעים את התנאים מטאורולוגיים עולמיים ואזוריים להתרחש בשטח של כדור הארץ. תופעות רבות מזג אוויר והאקלים (למשל, הוריקנים, אל ניקל & # 241; o, בצורות, וכו ') מונעים בעיקר על ידי תהליכים הקשורים באינטראקציות פני השטח באטמוספרה-קרקע ^1. ככל שיותר ממחצית משטח הקרקע על פני כדור הארץ הוא צחיח או צחיח- למחצה ^2-4, בצורה מדויקת המתאר את מחזור המים באזורים אלו על הבסיס של חילופי חום ומים בין האוויר באטמוספרה ופני הקרקע הוא קריטי לשיפור ההבנה שלנו הסוגיות האמורות,במיוחד באזורים חשופים לבצורת ומדבור מורחבים. עם זאת, למרות עשרות שנים של מחקר, יש עדיין יישארו פערי ידע רבים בהבנה הנוכחית של איך מתחת לפני הקרקע והאווירה הרדודה אינטראקציה ^5.

תהליכי תחבורה מעורבים מים נוזליים, אדי מים, וחום באדמה הם דינמיים וחזקה בשילוב עם הכבוד לאינטראקציות עם האדמה ונאכף תנאי שפה (כלומר, טמפרטורה, לחות יחסית, קרינת תרמית). דגמי העברת חום והמסה מספריים נפוץ פשטנות או להתעלם מספר המורכבויות האלה נובעות בחלקו חוסר הבדיקה והעידון של תאוריות קיימות נובעות ממחסור בנתונים ברזולוציה של זמן ומרחב גבוהים. מערכי נתונים שפותחו עבור אימות מודל לעתים קרובות חסרי מידע על אטמוספרה או מתחת לפני הקרקע קריטי לבחון כראוי את התיאוריות, וכתוצאה מכך מודלים מספריים שאינו חשבון כראוי ליבואתהליכים או נמלה תלויה בשימוש בפרמטרים הבינו היטב שמותאמים או מצויד במודל. גישה זו היא בשימוש נרחב בשל פשטותה וקלות שימוש ויש לו בחלק מהיישומים הראו הרבה הכשרון. עם זאת, גישה זו ניתן לשפר על ידי ההבנה טובה יותר של הפיזיקה שמאחורי "parameterizations להיכרך" אלה על ידי ביצוע ניסויים מבוקרים היטב בתנאים ארעיים המסוגלים חום בדיקות והעברת מים התאוריה ^6.

ניסויים זהירים במעבדה מאפשר מערכי נתונים דיוק להיות שנוצרו שלאחר מכן ניתן להשתמש כדי לאמת את המודלים מספריים. הנתונים זמינים מאתרי שדה הם לעתים קרובות לא שלמים ויקרים כדי להשיג, והמידה המסוימת של שליטה הנדרשת כדי להשיג הבנה בסיסית של תהליכים ולהפיק נתונים לאימות מודל יכולים להיחשב בלתי מספקים במקרים מסוימים. ניסויים מעבדה של תופעות טבע כגון אידוי קרקע מאפשר Atmosתנאי pheric (כלומר, טמפרטורה, לחות יחסית, מהירות רוח) ותנאי קרקע (כלומר, סוג הקרקע, נקבוביות, אריזת תצורה) להיות מבוקרים בקפידה. טכניקות מעבדה רבות המשמשות ללמוד אידוי קרקע ותכונות תרמיות והידראוליות אדמה להשתמש דגימה הרסנית ^7-10. שיטות דגימה הרסניות דורשות כי דגימת קרקע להיות פרקו לקבל נתונים נקודה, מניעת המדידה של התנהגות חולפת ושיבוש תכונות פיסיקליות אדמה; גישה זו מציגה שגיאה ואי ודאות לנתונים. מדידות הורסות, כמו השיטה שהוצגה כאן, לאפשר לנחישות ומחקר מדויקים יותר של התלות ההדדית של תכונות קרקע ומעבדת ^11.

המטרה של עבודה זו היא לפתח מנגנון טנק אדמה ופרוטוקול הקשורים לדור של נתונים ברזולוציה מרחב ובזמן גבוהים הנוגע להשפעות של שינויים באטמוספרה ותנאים תת הקרקע באידוי חשוף אדמה. עבור עבודה זו, מנהרת רוח קטנה מסוגלת לשמור מהירות רוח קבועה וטמפרטורת ממשק עם מנגנון טנק אדמה. מנהרת הרוח וטנק אדמתם instrumented עם חבילה של מדינה של טכנולוגיות חיישן אמנות לאיסוף נתונים אוטונומיים ורציף. מהירות רוח נמדדת באמצעות צינור פייט סטטי נירוסטה מחובר למתמר לחץ. טמפרטורה ולחות היחסית בפיקוח באווירה באמצעות שני סוגים של חיישנים. לחות וטמפרטורה יחסית גם בפיקוח על פני השטח האדמה. חיישנים בלחות קרקע המדד מתחת לפני הקרקע והטמפרטורה. מדידות משקל של מנגנון הטנק משמשות כדי לקבוע אידוי באמצעות מאזן מסת מים. כדי להדגים את תחולתו של מנגנון זה ניסיוני ופרוטוקול, אנו מציגים דוגמא של אידוי חשוף אדמה בתנאי מהירות רוח משתנים. טנק האדמה, ארוז הומוגנית עם חול מאופיין היטב, היה בתחילה sa מלאturated ואיפשר להתאדות באופן חופשי תחת תנאים אטמוספריים מבוקרים בקפידה (כלומר טמפרטורה, מהירות רוח).