Construction d’un bouclier Compact Low-Cost rayonnement pour capteurs de température de l’Air dans les études sur le terrain écologique
Summary
Avec l’avènement de capteurs environnementaux petits, peu coûteux, il est maintenant possible de déployer des réseaux de capteurs pour mesurer la variation de température localisée hyper haute densité. Ici, nous fournissons une méthodologie détaillée pour la construction d’une version compacte d’un bouclier décrites précédemment rayonnement fabriqués sur mesure pour une utilisation avec thermochrons bon marché.
Abstract
Capteurs de température faible coût sont plus utilisés par les écologistes pour évaluer les variations climatiques et changement sur des échelles écologiquement pertinentes. Bien que rentable, si ne pas déployée avec bon ensoleillement de blindage, les observations enregistrées par ces capteurs seront tendancieuse et inexacte. Blindages manufacturés sont efficaces pour réduire au minimum ce biais, mais est cher par rapport au coût de ces capteurs. Ici, nous fournissons une méthodologie détaillée pour la construction d’une version compacte d’un bouclier de rayonnement fabriqué personnalisé précédemment décrit, qui est plus précis que les autres méthodes de blindage publiées qui tentent de minimiser les coûts de taille ou de construction de bouclier. La méthode nécessite très peu de matériel : ondulé des feuilles de plastique, ruban de papier en aluminium et attaches de câble. Un 15 cm et deux 10 cm carrés plastique ondulé sont utilisés pour chaque bouclier. Après la coupe, notation, attachant du ruban adhésif et agrafer des feuilles, les carrés de 10 cm forment le fond deux couches du rayonnement solaire bouclier, tandis que le carré de 15 cm constitue la couche supérieure. Les trois feuilles sont tenues avec colliers de serrage. Ce bouclier de rayonnement solaire compact peut être suspendu ou placé contre n’importe quelle surface plane. Il faut s’assurer que le bouclier est complètement parallèle au sol pour éviter d’atteindre le capteur de rayonnement solaire direct, causant probablement augmenté chauds biais dans les sites exposés au soleil le matin et l’après-midi par rapport à l’original, le plus grand conception. Malgré cela, les différences de températures enregistrées entre la conception d’un bouclier plus petit, compact et design original étaient faibles (diurne biais moyen = 0,06 ° C). Coûts de construction sont moins de la moitié de la conception originale de bouclier et les résultats de conception nouvelle en un instrument moins visible qui peut être avantageux dans de nombreux contextes d’écologie de terrain.
Introduction
À la lumière de réchauffement climatique anthropique, il y a eu un intérêt croissant dans l’enregistrement de température de l’air dans une variété de paramètres pour comprendre et prévoir les réactions écologiques au climat changent1,2,3. Avec l’avènement des enregistreurs de données environnementales petit et peu coûteux (également appelés enregistreurs de données, thermochrons ou hygrochrons), il est maintenant possible de déployer des réseaux à haute densité de capteurs servant à mesurer la variation de température localisée hyper, augmentant capacité des écologistes d’observer plus directement les conditions environnementales ambiantes rencontrées par les organismes et les écosystèmes à l’étude. Par rapport à l’existant, bien calibrées et rigoureusement testés, mais clairsemée — météo permanente des stations, ces possibilités présente des réseaux afin d’évaluer les variations climatiques sur des échelles écologiquement pertinentes, mais peut réduire la précision ou comparabilité Parmi les études si incohérente ou incorrectement déployé.
Capteurs de température d’air près de la surface requièrent généralement une certain type de rayonnement solaire de blindage pour éviter le chauffage direct de l’élément sensible, qui se traduirait par mesures faussement chaleureux. Incluent des méthodes courantes pour limiter les biais de capteur : 1) à l’aide des caractéristiques environnementales existantes telles que les arbres d’ombrage4, 2) bias correction et l’étalonnage de capteur5 dérivé des corrections basées sur les propriétés thermiques des capteurs et 3) l’utilisation de fabriqués ou personnalisés fabriqués boucliers6,7. De nombreux chercheurs choisissent d’utiliser boucliers fabriqués personnalisés en raison du déploiement facile et peu coûteuse et la nécessité dans des situations où les conditions environnementales ne fournissent pas d’ombrage naturel. Cependant, une revue de la littérature écologique a indiqué que la conception de boucliers fabriqués personnalisés varie considérablement entre les études et conceptions individuelles sont rarement testées pour la précision. Boucliers non testés peuvent être sensibles à mauvais choix de matériaux et de design qui causent un chauffage additionnel des molécules d’air autour de la sonde, absorption directe du rayonnement solaire par le capteur lui-même ou tant-conduisant à des biais moyens jusqu’à 3 ° C7. En revanche, les dessins simples et rentables6,7 sont très efficaces au blindage des capteurs (biais de 1 ° C ou moins) et sont comparables aux blindages fabriqués commercialement.
Ici, nous fournissons une méthodologie détaillée pour construire un rayonnement préfabriqués personnalisés déjà évalués bouclier7 pour une utilisation avec capteurs de température thermochron peu coûteux. La conception du bouclier est une modification de celui précédemment décrit et testé dans une forêt clairsemée de pins Ponderosa vitesse6. Dans les essais récents de plusieurs dessins ou modèles de bouclier fabriqués sur mesure, ce bouclier montagnarde-testé a entraîné les biais le plus bas lorsque jumelé avec petit thermochrons7, mais nous l’avons trouvé lourd et trop visible à déployer sur le terrain. Le protocole de conception proposé ici réduit les dimensions du bouclier radiations de 50 %. Une telle réduction de taille présente plusieurs avantages : 1) il est moins visible et donc moins sensibles à l’altération, 2) il peut être plus facilement utilisé dans un large éventail de paramètres écologiques où l’espace est limité (par exemple, sur des arbres de rue urbains plus petits), TI 3) est plus exacte que l’autre a publié des méthodes blindage qui tentent de minimiser la taille de bouclier ou de coûts de construction7et 4) c’est moins cher que la conception originale, la plus importante étant donné le nombre réduit de matériaux de construction nécessaires. Après avoir décrit les méthodes de construction, nous explorons l’effet de la réduction de la taille sur la précision du capteur par rapport à la conception originale de bouclier à l’aide des résultats d’une étude de terrain menée dans des conditions élevées de rayonnement solaire vers le bas.
Protocol
Representative Results
Discussion
La précision et la répétabilité des mesures de température air dépendent de l’utilisation d’un bouclier solaire approprié qui protège le capteur de rayonnement solaire direct et réfléchi. Nous décrivons ici la construction d’un tel bouclier qui est plus compact dans la taille, moins cher, ou plus rapide de construire que6de dispositifs similaires, décrite précédemment, sans sacrifier la précision. 94 % des températures enregistrées pour le thermochrons équipé avec le plus …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions Emily Meineke contributions à la conception de l’étude originale et expérimenter. Nous remercions Ryan Boyles pour faciliter l’accès aux sites d’étude et aux données de la station météo. Jaime Collazo, Steven Frank et Erica Henry a fourni les enregistreurs de données et de blindages. Accès au site de l’étude a été approuvée par l’Office national du climat de Caroline du Nord. Toute utilisation des noms de commerce, entreprise ou produit est uniquement à des fins descriptives et n’implique pas l’approbation par le gouvernement américain.
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 |
References
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