Construção de um escudo de radiação compacto de baixo custo para sensores de temperatura do ar em estudos ecológicos
Summary
Com o advento de sensores ambientais de pequenos e de baixo custo, agora é possível implantar redes de alta densidade de sensores para medir a variação de temperatura localizados hiper. Aqui, nós fornecemos uma metodologia detalhada para a construção de uma versão compacta de um escudo de radiação descrito anteriormente personalizado-fabricadas para uso com thermochrons barato.
Abstract
Sensores de temperatura de baixo custo são cada vez mais usados pelos ecologistas para avaliar a variação climática e mudar em escalas ecologicamente relevantes. Embora o custo-benefício, se não implantado com blindagem de radiação solar adequada, as observações registradas destes sensores será tendencioso e impreciso. Escudos de radiação fabricados são eficazes para minimizar esse viés, mas é caro comparado com o custo destes sensores. Aqui, nós fornecemos uma metodologia detalhada para a construção de uma versão compacta de um escudo de radiação fabricados personalizado descrito anteriormente, que é mais preciso do que outros métodos publicados de blindagem que tentam minimizar custos de tamanho ou construção de escudo. O método requer muito pouco material: papelão ondulado folhas de plástico, fita adesiva de alumínio da folha e abraçadeiras. Um 15 cm e dois 10 cm quadrados de plástico corrugado são utilizados para cada escudo. Após o corte, marcar, gravar e grampeamento das folhas, os quadrados de 10 cm formam fundo protetor de duas camadas da radiação solar, enquanto que o quadrado de 15 cm de forma a camada superior. As três folhas são realizadas juntamente com abraçadeiras. Este escudo de radiação solar compacto pode ser suspenso ou colocado contra qualquer superfície plana. Deve ter cuidado para garantir que o escudo é completamente paralelo ao solo para evitar a radiação solar direta atinja o sensor, possivelmente causando aumento quentes vieses nos sites expostas ao sol pela manhã e à tarde em relação a original, maior projeto. Mesmo assim, as diferenças nas temperaturas gravadas entre o projeto de escudo menor, compacto e o projeto original eram pequenas (quer dizer preconceito diurno = 0,06 ° C). Os custos de construção são menos da metade do projeto original do escudo e os novos resultados do projeto em um instrumento menos visível que pode ser vantajoso em muitas configurações de ecologia de campo.
Introduction
À luz do aquecimento global antropogênico, tem havido um interesse crescente na gravação de temperatura do ar em uma variedade de configurações para compreender e prever respostas ecológicas para clima mudam1,2,3. Com o advento dos gravadores de dados ambientais de pequeno e de baixo custo (também referido como registradores de dados thermochrons e hygrochrons), agora é possível implantar redes de alta densidade de sensores para medir a variação de temperatura localizados hiper, aumentando capacidade dos ecologistas para observar mais diretamente as ambientes condições ambientais experimentadas por organismos e ecossistemas em estudo. Comparado aos existentes, bem calibrado e rigorosamente testado — mas escassamente distribuídos — tempo permanente das estações, tais oportunidades presentes redes para avaliar a variação climática em escalas ecologicamente relevantes mas pode reduzir a precisão ou a comparabilidade entre os estudos se implantado de forma inconsistente ou inadequadamente.
Sensores de temperatura do ar perto da superfície, normalmente, exigem algum tipo de radiação solar, blindagem para evitar o aquecimento directo do elemento sensor, que resultaria em medições erroneamente quentes. Maneiras comuns para limitar o viés de sensor incluem: 1) usar os recursos ambientais existentes tais como árvores para sombreamento4, 2) viés de correção e de calibração de sensor5 derivada correções com base em Propriedades térmicas dos sensores e 3) a utilização da fabricado ou personalizado fabricado escudos6,7. Muitos pesquisadores escolhem usar personalizados escudos fabricados por causa do baixo custo e fácil implantação e necessidade em situações onde as condições ambientais não fornecem sombreamento natural. No entanto, uma revisão da literatura ecológica indicou que o design personalizado fabricados escudos varia amplamente entre os estudos, projetos individuais raramente são testados para a exatidão. Os escudos não testados podem ser suscetíveis a má escolha de materiais e desenho de aquecimento adicional das moléculas do ar circundante imediatamente o sensor, absorção direta de radiação solar pelo sensor em si ou ambos-levando a preconceitos médios de até 3 ° C7. Por outro lado, simples e econômica de projetos6,7 são bastante eficazes na blindagem sensores (preconceitos de 1 ° C ou menos) e são comparáveis aos escudos de radiação comercialmente manufaturados.
Aqui, nós fornecemos uma metodologia detalhada para a construção de uma radiação fabricados personalizado anteriormente avaliados escudo7 para uso com sensores de temperatura thermochron barato. O projeto do escudo é uma modificação de um anteriormente descrita e testada em uma floresta de pinheiros Ponderosa aberta configuração6. Em recentes testes de diversos projetos personalizados-fabricadas escudo, este escudo Montano-testado resultou nos preconceitos menores quando emparelhado com pequenas thermochrons7, mas achamos complicado e muito evidente para implantar no campo. O protocolo do projeto aqui proposto reduz as dimensões do escudo radiação em 50%. Essa redução no tamanho tem diversos benefícios: 1) é menos visível e, portanto, menos suscetível a adulteração, 2) pode ser mais viável usada em uma ampla variedade de configurações ecológicas onde o espaço é limitado (por exemplo, em pequenas árvores de ruas urbanas), 3) é é mais preciso do que outra publicada blindagem métodos que tentam minimizar o tamanho do escudo ou de custos de construção7e 4) é menos caro do que o projeto original, maior devido a reduzida quantidade de materiais de construção necessários. Após descrever os métodos de construção, podemos explorar o efeito da redução de tamanho na precisão do sensor em relação ao projeto original do escudo usando os resultados de um teste de campo realizado sob condições de alta radiação solar para baixo.
Protocol
Representative Results
Discussion
A precisão e a reprodutibilidade das medições de temperatura do ar dependem da utilização de um protetor solar apropriado que protege o sensor de radiação solar direta e refletida. Aqui descrevemos a construção de tal um escudo que é mais compacto no tamanho, mais barato, ou mais rápido para construir do que dispositivos similares, descrito anteriormente6, sem sacrificar a precisão. 94% das temperaturas gravadas para o thermochrons equipado com o escudo menor estavam dentro de 1,0 ° C…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a Emily Meineke pelas contribuições para o projeto original de estudo e experimento. Agradecemos a Ryan Boyles para facilitar o acesso aos locais de estudo e dados da estação meteorológica. Jaime Collazo, Steven Frank e Erica Henry forneceram os registradores de dados e escudos de radiação. Acesso ao local de estudo foi aprovado pelo Instituto de clima do estado de Carolina do Norte. Qualquer uso de nomes de comércio, empresa ou produto é apenas para fins descritivos e não implica o endosso pelo governo dos EUA.
Materials
| 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 |
Referências
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