Bouw van een Compact Low-Cost stralingsafscherming voor lucht-temperatuur sensoren in ecologische veldstudies

In het licht van antropogene global warming, is er een groeiende interesse in de luchttemperatuur opnemen in een verscheidenheid van instellingen te begrijpen en voorspellen ecologische reacties op klimaat veranderen^1,2,3. Met de komst van kleine, goedkope milieu datarecorders (ook genoemd dataloggers, thermochrons of hygrochrons), is het nu mogelijk voor de implementatie van high-density netwerken van sensoren voor het meten van hyper gelokaliseerde temperatuurschommelingen, toenemende Ecologen mogelijkheid om directer observeren de ervaren door organismen en ecosystemen onder studie milieu omgevingsomstandigheden. In vergelijking met het bestaande, goed gekalibreerd en rigoureus getest — maar dun gedistribueerde — permanente weer stations, de huidige kansen van dergelijke netwerken te beoordelen van klimatologische variatie op ecologisch relevante schalen maar kan verminderen, nauwkeurigheid of vergelijkbaarheid onder studies als inconsistent of ongepast geïmplementeerd.

In de buurt van het oppervlak lucht temperatuursensoren vergen doorgaans een soort zonnestraling afscherming en voorkom directe verwarming van de sensor-element, dat leiden ten onrechte warme metingen tot zou. Gebruikte methoden voor het beperken van de sensor bias omvatten: 1) met behulp van bestaande milieu functies zoals bomen voor arcering⁴, 2) bias correctie en sensor kalibratie⁵ die afgeleid van correcties op basis van de thermische eigenschappen van sensoren en 3) het gebruik van vervaardigd of aangepast vervaardigd shields^6,7. Veel onderzoekers kiezen voor aangepaste verzonnen schilden vanwege de lage kosten en gemakkelijke implementatie, en de noodzaak in situaties waar milieuomstandigheden geen natuurlijke schaduw bieden. Echter, een overzicht van de ecologische literatuur aangegeven dat het ontwerp van aangepaste verzonnen schilden sterk onder studies varieert, en individuele ontwerpen zelden voor nauwkeurigheid getest zijn. Ongeteste schilden kunnen gevoelig zijn voor slechte keuze van materialen en ontwerp waardoor extra verwarming van de lucht-moleculen onmiddellijk rond de sensor, directe absorptie van zonnestraling door de sensor zelf of zowel-leiden tot gemiddelde vertekeningen van maximaal 3 ° C⁷. Aan de andere kant, eenvoudige en kosteneffectieve ontwerpen^6,7 zijn zeer effectief bij afscherming sensoren (vertekeningen van 1 ° C of minder) en zijn vergelijkbaar met commercieel vervaardigde straling schilden.

Hier bieden wij een gedetailleerde methodologie voor de bouw van een eerder beoordeeld op aangepaste verzonnen straling schild⁷ voor gebruik met goedkope thermochron temperatuursensoren. Het ontwerp van het schild is een wijziging van een eerder beschreven en getest in een open Ponderosa Pine forest⁶instellen. In recente tests van verschillende aangepaste-bewerkte schild ontwerpen, dit schild montane-getest resulteerde in de laagste vooroordelen wanneer in paren gerangschikt met kleine thermochrons⁷, maar we vonden het omslachtig en ook opvallend te implementeren in het veld. Het hier voorgestelde ontwerp-protocol vermindert de afmetingen van de straling schild met 50%. Een dergelijke verlaging in grootte heeft een aantal voordelen: 1) het is minder opvallende en dus minder vatbaar voor manipulatie, 2) redelijkerwijs meer bruikbaar in een breder scala aan ecologische instellingen waar de ruimte beperkt is (bijvoorbeeld op kleinere stedelijke laanbomen) 3) it is nauwkeuriger dan andere gepubliceerd beschermend methoden die proberen om te minimaliseren van de grootte van het schild of bouw kosten⁷en 4) het is minder duur dan de oorspronkelijke, grotere ontwerp als gevolg van de verminderde hoeveelheid van de bouwmaterialen nodig. Na het beschrijven van de bouwmethodes, onderzoeken we het effect van de vermindering van de grootte op sensor nauwkeurigheid ten opzichte van het oorspronkelijke ontwerp van de schild met behulp van de resultaten van een veld proces uitgevoerd onder hoog naar beneden zonnestraling voorwaarden.