Construcción de un escudo de radiación compacto de bajo costo para sensores de temperatura del aire en estudios de campo ecológico

A la luz de calentamiento global antropogénico, ha habido un creciente interés en la grabación de la temperatura del aire en una variedad de ajustes para entender y predecir las respuestas ecológicas al clima cambian^1,2,3. Con el advenimiento de los registradores de datos ambientales pequeños y de bajo costo (también conocido como registradores, thermochrons o hygrochrons), ahora es posible desplegar redes de alta densidad de sensores para medir la variación de la temperatura localizada hyper, aumento de capacidad de ecologistas para observar más directamente las condiciones ambientales ambiente experimentadas por los organismos y los ecosistemas bajo estudio. Comparado con el existente, bien calibrado y probado rigurosamente, pero escasamente distribuida — tiempo permanente las estaciones, tales oportunidades presentes redes evaluar variación climática en escalas ecológicamente relevantes pero puede reducir la exactitud y comparabilidad entre los estudios si sistemáticamente o inadecuadamente implementado.

Sensores de temperatura del aire cerca de la superficie normalmente requieren algún tipo de protección para evitar el calentamiento directo del elemento sensor, que erróneamente calientes medidas de radiación solar. Formas comunes para limitar el sesgo del sensor incluyen: 1) con características ambientales existentes como árboles para sombra⁴, 2) sesgo de corrección y de calibración sensor⁵ que deriva las correcciones basadas en las propiedades térmicas de los sensores y 3) el uso de manufacturado o fabricado de encargo escudos^6,7. Muchos investigadores deciden usar escudos fabricados costumbres debido al bajo costo y fácil implementación y la necesidad en situaciones donde las condiciones ambientales no proporcionan sombra natural. Sin embargo, una revisión de la literatura ecológica indicó que el diseño de encargo escudos fabricados varía ampliamente entre los estudios y diseños individuales se prueban raramente para la exactitud. Escudos pueden ser susceptibles a la mala elección de materiales y diseño de calefacción adicional de las moléculas de aire que inmediatamente rodea el sensor, la absorción directa de la radiación solar por el propio sensor o tanto-conduce a sesgos promedio de hasta 3 ° C⁷. Por otro lado, diseños simple y rentable^6,7 son bastante eficaces en la protección de sensores (sesgos de 1 ° C o menos) y son comparables con los escudos de radiación comercialmente manufacturado.

Aquí, ofrecemos una metodología detallada para la construcción de una radiación fabricado personalizado previamente evaluados escudo⁷ para uso con sensores de temperatura thermochron barato. El diseño del escudo es una modificación de uno previamente descrito y probado en un bosque abierto de pino Ponderosa configuración⁶. En pruebas recientes de varios diseños del escudo fabricado por encargo, este escudo montano probado dio lugar a los prejuicios más bajo cuando se combina con pequeñas thermochrons⁷, pero nos pareció incómodo y demasiado llamativas para desplegar en el campo. El protocolo de diseño aquí propuesto reduce las dimensiones del escudo de radiación en un 50%. Reducción de tamaño tiene varios beneficios: 1) es menos visible y por lo tanto menos susceptibles a la manipulación, 2) puede ser más viable utilizado en una amplia variedad de ajustes ecológicos donde el espacio es limitado (por ejemplo, en pequeños árboles de calle urbanas), 3) es es más preciso que otro publicado blindaje métodos que intentan minimizar el tamaño del escudo o de los costos de construcción⁷y 4) es menos costoso que el diseño original, más grande debido a la reducida cantidad de materiales de construcción necesarios. Después de describir los métodos de construcción, exploramos el efecto de la reducción de tamaño en la precisión del sensor en relación con el diseño original del escudo utilizando los resultados de un ensayo de campo bajo condiciones de alta radiación solar hacia abajo.