Construcción de un escudo de radiación compacto de bajo costo para sensores de temperatura del aire en estudios de campo ecológico
Summary
Con el advenimiento de sensores ambientales pequeños y de bajo costo, ahora es posible desplegar redes de alta densidad de sensores para medir la variación de la temperatura localizada hyper. Aquí, ofrecemos una metodología detallada para la construcción de una versión compacta de un escudo de radiación descrita custom fabricado para el uso con thermochrons barato.
Abstract
Sensores de temperatura de bajo costo utilizan cada vez más por los ecologistas para evaluar la variación climática y cambiar en escalas ecológicamente pertinentes. Aunque rentable, si no se implementa con blindaje contra la radiación solar adecuada, las observaciones de estos sensores será sesgada e inexacta. Escudos de radiación fabricados son eficaces para reducir al mínimo este sesgo, pero son caros en comparación con el costo de estos sensores. Aquí, ofrecemos una metodología detallada para la construcción de una versión compacta de un escudo de radiación fabricado personalizado previamente descritos, que es más preciso que otros métodos de blindaje publicados que tratan de minimizar los costos de tamaño o construcción de escudo. El método requiere muy poco material: corrugado, láminas de plástico, cinta de papel de aluminio y bridas. Una 15 cm y dos de 10 cm cuadrados de plástico corrugado se utilizan para cada escudo. Después de cortar, puntuación, taping y grapado de las hojas, los cuadrados de 10 cm forman la parte inferior del protector dos capas de la radiación solar, mientras que el cuadrado de 15 cm forma la capa superior. Las tres hojas se llevan a cabo junto con bridas. Este escudo de radiación solar compacto puede suspender, o colocado sobre cualquier superficie plana. Debe tenerse cuidado para asegurar que el escudo es completamente paralelo al suelo para evitar la radiación solar directa de alcanzar el sensor, posiblemente causando mayor calientes sesgos en sitios expuestos al sol en la mañana y tarde con respecto a la original, más grande diseño. Aún así, las diferencias en las temperaturas registradas entre el diseño del escudo más pequeño, compacto y el diseño original eran pequeñas (significa sesgo diurna = 0,06 ° C). Los costos de construcción son menos de la mitad del diseño original del escudo y los nuevos resultados del diseño en un instrumento menos visible que puede ser ventajoso en muchos entornos de Ecología de campo.
Introduction
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 cambian1,2,3. 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 escudos6,7. 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 rentable6,7 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.
Protocol
Representative Results
Discussion
La exactitud y la repetibilidad de las mediciones de temperatura del aire dependen del uso de un adecuado protector solar que protege el sensor de radiación solar directa y reflejada. Aquí describimos la construcción del escudo que es mas compacto en tamaño, menos costoso, o más rápido para construir que dispositivos similares, previamente descrito6, sin sacrificar la precisión. 94% de las temperaturas registradas para los thermochrons equipado con el escudo más pequeño eran en 1.0 ° C d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos las contribuciones al diseño original del estudio Emily Meineke y experimentar. Agradecemos a Ryan Boyles para facilitar el acceso a los sitios de estudio y los datos de la estación meteorológica. Jaime Collazo, Steven Frank y Erica Henry proporcionan los registradores de datos y escudos de radiación. Acceso al sitio de estudio fue aprobado por la oficina de clima del estado de Carolina del norte. Cualquier uso de nombres de comercio, empresa o producto es para los propósitos descriptivos solamente y no implica la aprobación por el gobierno de Estados Unidos.
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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