Kompakt düşük maliyetli radyasyon kalkanı yapımı Hava sıcaklık sensörleri ekolojik alan çalışmaları için
Summary
Küçük, düşük maliyetli çevre sensörleri ve advent ile şimdi hiper yerelleştirilmiş sıcaklık değişimi ölçmek için sensörler yüksek yoğunluklu ağlarını dağıtmak mümkündür. Burada, yukarıda açıklanan özel fabrikasyon radyasyon kalkanı ucuz thermochrons ile kullanmak için kompakt bir versiyonu oluşturmak için ayrıntılı bir metodoloji sağlamak.
Abstract
Düşük maliyetli sıcaklık sensörleri giderek çevreciler tarafından iklimsel değişim değerlendirmek ve ekolojik ilgili ölçeklerde değiştirmek için kullanılır. Düşük maliyetli olmasına rağmen uygun güneş radyasyon koruyucu ile dağıtılan Eğer bu algılayıcılardan kaydedilen gözlemler önyargılı ve yanlış olacak. İmal edilmiş Radyasyon kalkanları bu önyargı en aza indirerek etkili, ama pahalı bu sensörler maliyeti karşılaştırılır. Burada, girişimi kalkan boyutu veya inşaat maliyetleri en aza indirmek için yayımlanmış diğer koruyucu yöntemlerden daha daha doğru bir yukarıda açıklanan özel fabrikasyon radyasyon kalkanı kompakt bir versiyonu oluşturmak için ayrıntılı bir metodoloji sağlamak. Yöntem çok az malzeme gerektirir: oluklu plastik levhalar, alüminyum folyo bant ve kablo bağları. Bir 15 cm ve iki 10 cm kare oluklu plastik her kalkan için kullanılır. Kesme, Puanlama, kayıt ve yaprak zımbalama sonra 10 cm kareler 15 cm kare üst tabaka oluşturur iken güneş radyasyonu iki kat kalkan alt formu. Üç yaprak kablo bağları ile birlikte düzenlenmektedir. Bu kompakt güneş radyasyonu kalkan askıya veya herhangi bir düz yüzeye karşı yerleştirilir. Kalkan tamamen doğrudan güneş radyasyonu sensör ulaşmasını önlemek için yere paralel, muhtemelen neden sabah ve öğleden sonra orijinal, daha büyük göre sıcak önyargıları günese maruz kalan sitelerdeki artış sağlamak için özen göstermelidir tasarım. Yine de, daha küçük, kompakt kalkan tasarımı ve özgün tasarım arasında kaydedilen sıcaklık farklılıkları küçük (gündüz önyargı demek = 0.06 ° C). İnşaat maliyetleri özgün kalkan tasarım ve birçok alan ekoloji ayarlarında avantajlı olabilir daha az göze çarpan bir enstrüman yeni tasarım sonuçlarında az yarısı vardır.
Introduction
Antropojenik küresel ısınma ışığında hava sıcaklığı çeşitli anlamak ve ekolojik yanıt iklim için1,2,3değiştirmek tahmin ayarları kayıt giderek artan bir ilgi olmuştur. Küçük, düşük maliyetli çevresel veri kayıt (veri kaydedicilerinin, thermochrons veya hygrochrons olarak da bilinir) gelişiyle, şimdi hiper yerelleştirilmiş sıcaklık değişimi, ölçmek için sensörler yüksek yoğunluklu ağlarını dağıtmak mümkündür artan çevreciler yetenek daha doğrudan organizmalar ve ekosistemler altında eğitim yaşadığı ortam çevre koşullarına gözlemlemek için. Mevcut, iyi kalibre edilmiş ve titizlikle test göre — ama seyrek dağıtılmış — kalıcı hava, ekolojik ilgili ölçeklerde iklimsel değişim değerlendirmek için böyle ağlar mevcut fırsatları istasyonları ama doğruluğu veya karşılaştırılabilir azaltabilir çalışmaları arasında tutarsız bir şekilde veya uygun olmayan bir şekilde dağıtılabilir.
Yüzey yakınındaki hava sıcaklık sensörleri genellikle güneş radyasyonu yanlışlıkla sıcak ölçümlerde neden olur sensör öğesinin doğrudan ısıtma önlemek için koruyucu bir tür gerektirir. Sensör önyargı sınırlamak için yaygın yolları içerir: 1) mevcut çevresel özellikleri gibi kullanarak ağaçlar gölgelendirme4, 2) önyargı düzeltme ve türetilen düzeltmeleri sensör kalibrasyonu5 temel sensörler termal özellikte ve 3) kullanımı için üretilmiş veya özel fabrikasyon6,7kalkanlar. Pek çok araştırmacı özel fabrikasyon kalkan düşük maliyetli ve kolay dağıtım ve durumlarda nerede çevre koşullarının doğal gölgeleme sağlamak değil zorunluluk nedeniyle kullanmak için seçin. Ancak, ekolojik bir derleme özel fabrikasyon kalkanlar tasarım çalışmaları arasında çok farklılık gösteriyorsa ve bireysel tasarımlar nadiren doğruluğu test göstermiştir. Denenmemiş kalkanlar duyarlı malzeme ve hemen sensör, doğrudan güneş radyasyonu sensörün kendisi tarafından emilimini veya hem önde gelen 3 °’ye kadar ortalama önyargıları için çevreleyen hava moleküllerinin ek ısınma neden tasarım zavallı seçim olabilir C7. Öte yandan, basit ve maliyet-etkin tasarımlar6,7 sensörler (önyargıları 1 ° C veya daha az) koruyucu oldukça etkili ve ticari olarak imal edilmiş Radyasyon kalkanları için karşılaştırılabilir.
Burada, ucuz thermochron sıcaklık sensörleri ile kullanım için daha önce değerlendirilmiş özel fabrikasyon radyasyon kalkanı7 oluşturmak için ayrıntılı bir metodoloji sağlamak. Kalkan tasarım bir daha önce açıklanan ve6ayarı açık bir Ponderosa’yı çam ormanında test bir değişiklik olduğunu. Testlerde son birkaç özel fabrikasyon kalkan tasarımları, en düşük fiyat önyargıları küçük thermochrons7ile eşleştirildiğinde bu dağ test kalkan sonuçlandı ama hantal ve çok göze çarpan alanına dağıtmak için bulduk. Burada önerilen tasarım Protokolü radyasyon kalkanı boyutları % 50 oranında azaltır. Azalma boyutu ile birçok faydası vardır: 1) o daha az dikkat ve bu nedenle daha az duyarlı tahrifat, 2) daha feasibly ekolojik ayarları geniş bir alanı sınırlı nerede kullanılabilmesi için (Örneğin, daha küçük kentsel sokak ağaçları), 3) BT Yayınlanan diğer kalkan boyutu veya inşaat maliyeti7ve 4 en aza indirmek için girişimi koruyucu yöntemleri daha doğru olur) özgün, daha büyük tasarım inşaat malzemeler gerekli azaltılmış miktarı nedeniyle daha ucuz. İnşaat yöntemleri açıklayan sonra sensör doğruluk göreli olarak yüksek aşağı güneş radyasyonu koşullar altında yürütülen bir alan deneme sonuçlarını kullanarak özgün kalkan tasarımı boyut küçültme etkisini keşfedin.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hassasiyet ve tekrarlanabilirlik Hava sıcaklık ölçüm sensörü doğrudan ve yansıyan güneş radyasyondan korur uygun bir güneş kalkan kullanımı bağlıdır. Burada biz doğruluğu ödün vermeden daha kompakt boyutu, daha az pahalı veya benzer, daha önce açıklanan cihazlar6, daha hızlı oluşturmak için böyle bir kalkan inşaatı tarif. daha küçük kalkan ile donatılmış thermochrons için kaydedilen sıcaklık % 94’ü vardı 1.0 ° C daha büyük, orijinal ile donatılmış …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Biz Emily Meineke özgün çalışma tasarım katkıları için teşekkür ederiz ve deneme. Ryan Boyles çalışma siteleri ve hava durumu istasyonunun veri erişimi kolaylaştırmak için teşekkür ediyoruz. Jaime Collazo, Steven Frank ve Erica Henry veri kaydedicilerinin ve Radyasyon kalkanları sağlanan. Erişim sitesi çalışmaya North Carolina Devlet iklim Office tarafından kabul edildi. Herhangi bir ticaret, firma veya ürün adlarının kullanımını açıklayıcı amaçlıdır ve ABD hükümeti tarafından onaylandığı anlamına gelmez.
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
- Bowker, R. G. Anurans, the group of terrestrial vertebrates most vulnerable to climate change: A case study with acoustic monitoring in the Iberian peninsula. Computational bioacoustics for assessing biodiversity. , 43 (2007).
- Walther, G. -. R., et al. Ecological responses to recent climate change. Nature. 416 (6879), 389-395 (2002).
- Inouye, D. W. Effects of climate change on phenology, frost damage, and floral abundance of montane wildflowers. Ecology. 89 (2), 353-362 (2008).
- Lundquist, J. D., Huggett, B. Evergreen trees as inexpensive radiation shields for temperature sensors. Water Resources Research. 44 (4), W00D04 (2008).
- De Jong, S. A. P., Slingerland, J. D., Van De Giesen, N. C. Fiber optic distributed temperature sensing for the determination of air temperature. Atmospheric Measurement Techniques. 8 (1), 335-339 (2015).
- Holden, Z. A., Klene, A. E., Keefe, R. F., Moisen, G. G. Design and evaluation of an inexpensive radiation shield for monitoring surface air temperatures. Agricultural and Forest Meteorology. 180, 281-286 (2013).
- Terando, A. J., Youngsteadt, E., Meineke, E. K., Prado, S. G. Ad hoc instrumentation methods in ecological studies produce highly biased temperature measurements. Ecology and Evolution. 7 (23), 9890-9904 (2017).
- Richardson, S. J., et al. Minimizing errors associated with multiplate radiation shields. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 16 (11), 1862-1872 (1999).
- Anderson, S. P., Baumgartner, M. F., Anderson, S. P., Baumgartner, M. F. Radiative Heating Errors in Naturally Ventilated Air Temperature Measurements Made from Buoys. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 15 (1), 157-173 (1998).
- Nakamura, R., Mahrt, L. Air temperature measurement errors in naturally ventilated radiation shields. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 22 (7), 1046-1058 (2005).
- Tarara, J. M., Hoheisel, G. -. A. Low-cost shielding to minimize radiation errors of temperature sensors in the field. HortScience. 42 (6), 1372-1379 (2007).
- Huwald, H., Higgins, C. W., Boldi, M. -. O., Bou-Zeid, E., Lehning, M., Parlange, M. B. Albedo effect on radiative errors in air temperature measurements. Water Resources Research. 45 (8), (2009).
- Fuchs, M., Tanner, C. B. Radiation shields for air temperature thermometers. Journal of Applied Meteorology. 4 (4), 544-547 (1965).
