בניית מגן קרינה נמוכים קומפקטי לחיישני הטמפרטורה בלימודי שדה אקולוגי
Summary
עם כניסתו של חיישנים הסביבה קטן, בעלות נמוכה, עכשיו זה אפשרי לפרוס רשתות בצפיפות גבוהה של חיישנים למדידת טמפרטורה מקומי hyper וריאציה. כאן, אנו מספקים מתודולוגיה מפורטת לבניית גרסה קומפקטית של מגן קרינה שתואר לעיל מפוברק-מותאם אישית לשימוש עם thermochrons זולה.
Abstract
חיישני טמפרטורה בעלות נמוכה משמשים יותר ויותר על ידי האקולוגים להעריך וריאציה אקלימיים ולשנות על סולמות רלוונטי מבחינה אקולוגית. למרות חסכונית, אם לא נפרס עם קרינת השמש תקין מיגון, התצפיות הקליטה של חיישנים אלה תהיה מוטה ולא מדויק. מגני קרינה מיוצרים יעילים מזעור הנטיה הזו, אבל הם יקרים בהשוואה לעלות של חיישנים אלה. כאן, אנו מספקים מתודולוגיה מפורטת לבניית גרסה קומפקטית של מגן קרינה מפוברק מותאמות אישית כמתואר לעיל, אשר מדוייק יותר שיטות מיגון שפורסמו אחרות מנסות להקטין עלויות גודל או בנייה מגן. השיטה דורשת מעט מאוד חומר: גלי יריעות פלסטיק, סרט הדבקה רדיד אלומיניום, קשרים כבל. 15 ס מ אחד וריבועים שני 10 ס מ של פלסטיק גלי משמשים עבור כל מגן. לאחר חיתוך, ניקוד, מקליטה והידוק של הגליונות, יוצרות הריבועים 10 ס מ בתחתית שתי שכבות של הקרינה הסולרית מגן, ואילו הכיכר 15 ס מ טפסים השכבה העליונה. משלושת המצעים מתקיימים יחד עם קשרים כבל. מגן קרינה סולרית קומפקטית זה יכול להיות מושעה, או נגד כל משטח שטוח. יש לנקוט על מנת להבטיח כי המגן לחלוטין מקבילה לקרקע כדי למנוע ישירה קרינת השמש מלהגיע החיישן, ועלולה גדל הטיות חמים באתרים החשופים בבוקר ואחר הצהריים ביחס המקורי, גדול יותר עיצוב. למרות זאת, הבדלים בטמפרטורות המוקלטת בין העיצוב מגן קטן, קומפקטי התכנון המקורי היו קטנים (כלומר בשעות היום הטיה = 0.06 ° C). עלויות הבנייה הם פחות מחצי העיצוב מגן המקורי, ואת התוצאות עיצוב חדש במכשיר פחות בולט עשוי להיות יתרון בהגדרות אקולוגיה שדה רבים.
Introduction
לאור ההתחממות הגלובלית אנתרופוגניים, היו עניין הולך וגובר ההקלטות טמפרטורת האוויר במגוון של הגדרות כדי להבין ולנבא אקולוגי התגובות האקלים שינוי1,2,3. עם כניסתו של רשומות נתוני הסביבה קטן, בעלות נמוכה (המכונה גם אוגרי נתונים, thermochrons או hygrochrons), עכשיו זה אפשרי לפרוס רשתות בצפיפות גבוהה של חיישנים למדידת טמפרטורה מקומי hyper וריאציה, הגדלת היכולת האקולוגים לצפות יותר ישירות לתנאי הסביבה הסביבה מנוסים על ידי האורגניזמים ושל מערכות אקולוגיות שנבחנה. לעומת הקיים, המכויל היטב ונבדק בקפדנות — אבל בדלילות מבוזר – מזג אוויר קבוע תחנות, הזדמנויות נוכח רשתות כאלה כדי להעריך אקלימיים וריאציה על סולמות רלוונטי מבחינה אקולוגית, אבל עשוי להפחית את הדיוק או comparability בין מחקרים אם באופן בלתי עקבי או באופן בלתי הולם לפרוס.
חיישני טמפרטורה ליד משטח האוויר מצריכים בדרך כלל סוג של קרינת השמש מיגון למניעת חימום ישיר של רכיב חיישן, פעולה שעלולה להוביל מדידות בטעות חמים. דרכים נפוצות כדי להגביל את חיישן הטיה כוללות: 1) באמצעות אלמנטים סביבתיים קיימים כגון עצי הצללה4, 2) הטיה תיקון, כיול חיישן5 שנגזרו תיקונים בהתאם את מאפייני חיישנים תרמיים, ושימוש 3) מיוצר או מותאמת אישית מפוברק שילדס6,7. חוקרים רבים לבחור השימוש במגנים מפוברק מותאם אישית בגלל פריסה בעלות נמוכה וקלה, והצורך במצבים שבהם תנאי הסביבה אינם מספקים הצללה טבעית. עם זאת, סקירה של הספרות אקולוגי ציינו כי עיצוב מותאם אישית מגינים מפוברק משתנה מאוד בין מחקרים, עיצובים אישיים נבדקים לעתים נדירות עבור דיוק. שלא נבדקו המגנים יכולים להיות רגישים לבחירה המסכן של חומרים ועיצוב לגרום חימום נוסף של מולקולות אוויר מיד המקיפים את חיישן, במסלול הקליטה הישירה של קרינת השמש על-ידי החיישן עצמו או שניהם-המוביל הטיות ממוצע של עד 3 מעלות C-7. מצד שני, עיצובים פשוטים וחסכוניים6,7 די יעיל מיגון חיישנים (הטיות של 1 ° C או פחות), דומות מגני קרינה מיוצרים באופן מסחרי.
כאן, אנו מספקים מתודולוגיה מפורטת לבניית מגן קרינה מפוברק בעבר הערכה מותאמת אישית7 לשימוש עם חיישני טמפרטורה thermochron זולה. העיצוב מגן הוא שינוי של אחד בעבר תיאר ונבדק ביער פונדרוזה אורן פתוח הגדרת6. בבדיקות האחרונות של מספר עיצובים מפוברק-מותאם אישית מגן, מגן כיערות-נבדק זה הביא הטיות הנמוך ביותר כאשר יחד עם thermochrons קטן7, אבל מצאנו את זה מסורבל ולא בולט מדי כדי לפרוס בשטח. פרוטוקול העיצוב המוצע כאן מפחית את הממדים של המגן קרינה ב-50%. ירידה בגודל כזה יש מספר יתרונות: 1) זה פחות בולט, ולכן פחות רגישים שלא כדין, 2) ניתן יותר יתכן כבניין להשתמש במגוון רחב יותר של הגדרות אקולוגי שהמקום בהם מוגבל (למשל, על עצים ברחוב עירוני קטן יותר), 3) it הוא מדויק יותר מאשר השני לאור שיטות מיגון לנסות למזער את גודל מגן או עלויות הבנייה7, 4) זה זול יותר מאשר התכנון המקורי, גדול יותר עקב כמות מופחתת של חומרי בנייה נדרש. לאחר לתאר את שיטות הבנייה, אנו חוקרים את השפעת הפחתת גודל על חיישן דיוק ביחס לעיצוב מגן המקורי באמצעות תוצאות ניסוי שדה שנערך תחת תנאי קרינת השמש כלפי מטה גבוהה.
Protocol
Representative Results
Discussion
הדיוק ואת הדיר של מדידות טמפרטורת האוויר תלויים השימוש מגן שמש המתאים המגינה על החיישן מפני קרינת השמש משתקף הישירים. כאן נתאר הבנייה של מגן כזה זה יותר קומפקטי בגודל, פחות יקר או מהיר לבניית התקנים דומים שתוארו6, מבלי להתפשר על דיוק. 94% של הטמפרטורות מוקלטות עבור thermochrons לבוש ע?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים אמילי Meineke על תרומתה לעיצוב המחקר המקורי ולהתנסות. אנו מודים ראיין Boyles להקלה על גישה באתרי לימוד, את התחנה נתונים. חיימה Collazo, סטיבן פרנק ו הנרי אריקה מסופקים ואנלטיקה ומגנים קרינה. גישה ללמוד באתר אושרה על ידי המשרד האקלים במדינת צפון קרוליינה. כל שימוש של שמות מסחריים, החברה או המוצר למטרות תיאורי בלבד, מעיד על ממשלת ארה ב.
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).
