Costruzione di uno scudo compatto basso costo radiazione per sensori di temperatura dell'aria negli studi di campo ecologico
Summary
Con l’avvento dei sensori ambientali piccoli, basso costo, è ora possibile distribuire ad alta densità reti di sensori per misurare la variazione di temperatura localizzato iper. Qui, forniamo una dettagliata metodologia per la costruzione di una versione compatta di uno scudo di radiazione personalizzato-fabbricato descritto in precedenza per l’utilizzo con thermochrons poco costoso.
Abstract
Sensori di temperatura basso costo vengono sempre più utilizzati dagli ecologisti per valutare le variazioni climatiche e modificare su scale ecologicamente rilevanti. Anche se conveniente, se non distribuito con schermatura contro le radiazioni solari corretto, le osservazioni registrate da questi sensori sarà parziale e imprecisa. Prodotti schermanti sono efficaci a minimizzare questo bias, ma sono costosi rispetto al costo di questi sensori. Qui, forniamo una dettagliata metodologia per la costruzione di una versione compatta di uno scudo radiazione fabbricato personalizzato precedentemente descritto, che è più preciso rispetto ad altri metodi di schermatura pubblicati che tentano di minimizzare i costi di costruzione o dimensione di scudo. Il metodo richiede pochissimo materiale: ondulato teli di plastica, nastro adesivo di alluminio stagnola e fascette. Un 15cm e due 10 cm quadrati di plastica ondulata sono utilizzati per ogni scudo. Dopo il taglio, segnando, nastratura e pinzatura dei fogli, i quadrati di 10 cm formino parte inferiore scudo due strati della radiazione solare, mentre il quadrato di 15 cm forma lo strato superiore. I tre fogli sono tenuti insieme con fascette. Questo scudo radiazione solare compatto può essere sospesa, o disposto contro qualsiasi superficie piana. Cura deve essere presa per garantire che lo scudo è completamente parallelo al terreno per evitare la radiazione solare diretta da raggiunge il sensore, causando potenzialmente aumentato caldo biases in siti esposti al sole al mattino e pomeriggio rispetto all’originale, più grande progettazione. Anche così, erano piccole differenze di temperature registrate tra il disegno dello schermo più piccolo, compatto e il design originale (dire diurna bias = 0,06 ° C). Costi di costruzione sono meno della metà del disegno originale di scudo e i nuovi risultati di progettazione in uno strumento meno cospicuo che può essere vantaggioso in molte impostazioni di ecologia di campo.
Introduction
Alla luce di origine antropica del riscaldamento globale, c’è stato un crescente interesse nella registrazione di temperatura dell’aria in una varietà di impostazioni per capire e prevedere ecologiche risposte ai cambiamenti climatici cambiamento1,2,3. Con l’avvento dei registratori di dati ambientali piccolo, basso costo (noto anche come data logger, thermochrons o hygrochrons), è ora possibile distribuire ad alta densità reti di sensori per misurare la variazione di temperatura localizzato iper, aumentando capacità degli ecologisti di osservare più direttamente le condizioni ambientali ha avvertite gli organismi e gli ecosistemi in fase di studio. Rispetto all’esistente, rigorosamente testati e ben calibrato — ma scarsamente distribuito — permanente Meteo stazioni, tali opportunità presenti reti per valutare le variazioni climatiche su scale ecologicamente rilevanti ma può ridurre la precisione o la comparabilità tra gli studi se distribuito in modo incoerente o inappropriato.
Sensori di temperatura aria vicina alla superficie in genere richiedono un certo tipo di radiazione solare schermatura per evitare il riscaldamento diretto dell’elemento sensore, che si tradurrebbe in misure erroneamente calde. Modi comuni per limitare la distorsione sensore includono: 1) using caratteristiche ambientali esistenti come alberi per ombreggiatura4, 2) bias di correzione e di calibrazione sensore5 derivata correzioni basato sulle proprietà termiche dei sensori e 3) l’uso di fabbricati o personalizzato fabbricato scudi6,7. Molti ricercatori si scelgono di utilizzare scudi fabbricati su ordinazione a causa del basso costo e facile distribuzione e necessità in situazioni dove le condizioni ambientali non forniscono l’ombreggiatura naturale. Tuttavia, una revisione della letteratura ecologica indicato che il progetto di scudi fabbricati su ordinazione varia ampiamente tra studi e disegni individuali raramente sono testati per la precisione. Gli scudi non testati possono essere soggetti a scarsa scelta di materiali e design che determinano un ulteriore riscaldamento delle molecole dell’aria immediatamente circostante il sensore, assorbimento diretto della radiazione solare dal sensore stesso o sia leader a distorsioni medio fino a 3 ° C7. D’altra parte, disegni semplici ed economiche6,7 sono abbastanza efficaci a schermatura sensori (distorsioni di 1 ° C o meno) e sono paragonabili a prodotti schermanti commercialmente manufactured.
Qui, forniamo una dettagliata metodologia per la costruzione di una radiazione fabbricato personalizzato precedentemente valutati scudo7 per l’utilizzo con sensori di temperatura thermochron poco costoso. Il design di scudo è una modifica di uno precedentemente descritto e testato in una foresta di pini Ponderosa aperta la regolazione6. Nei recenti test di diversi disegni di scudo personalizzato-fabbricato, questo scudo montane testato ha provocato i pregiudizi più bassi quando accoppiato con piccolo thermochrons7, ma ci è sembrato molto ingombrante e troppo appariscente per distribuire nel campo. Il protocollo di progettazione proposto qui riduce le dimensioni dello scudo radiazione del 50%. Questa riduzione di dimensione ha diversi vantaggi: 1) è meno evidente e quindi meno suscettibile alla manomissione, 2) può essere più concretamente utilizzato in una più ampia varietà di impostazioni ecologiche dove lo spazio è limitato (ad es., il più piccolo urbani alberature stradali), 3) it è più preciso di quanto altro pubblicato schermatura metodi che tentano di ridurre al minimo la dimensione di scudo o costruzione costi7e 4) è meno costoso rispetto al disegno originale, più grande a causa della riduzione della quantità di materiali da costruzione necessari. Dopo aver descritto i metodi di costruzione, esploriamo l’effetto di riduzione delle dimensioni sulla precisione del sensore rispetto all’originale progetto di scudo utilizzando i risultati di una prova sul campo condotti in condizioni di alta radiazione solare verso il basso.
Protocol
Representative Results
Discussion
La precisione e la ripetibilità delle misure di temperatura aria dipendono dall’uso di un appropriato scudo solare che protegge il sensore dalla radiazione solare diretta e riflessa. Qui descriviamo la costruzione di tali uno scudo che è più compatto nelle dimensioni, meno costoso, o più veloce per la costruzione di dispositivi simili, precedentemente descritti6, senza sacrificare la precisione. 94% delle temperature registrate per il thermochrons con lo scudo più piccolo erano entro 1,0 ° C…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Grazie Emily Meineke per contributi per lo studio di progettazione originale e sperimentare. Ringraziamo Ryan Boyles per facilitare l’accesso ai dati della stazione meteo e siti di studio. Jaime Collazo, Steven Frank ed Erica Henry fornito i dati logger e schermi di radiazione. Accesso al sito di studio è stato approvato dall’ufficio di clima di North Carolina State. Qualsiasi uso dei nomi commerciali di aziende o prodotti è solo a fini descrittivi e non implica l’approvazione dal governo statunitense.
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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