Diese Arbeit wurde von der US Army Research Office Award W911NF-04-1-0169, der Engineering Research and Development Center (ERDC) und National Science Foundation Zuschuss EAR-1029069 gefördert. Darüber hinaus wurde diese Forschung unterstützt von einem Sommerprogramme in Undergraduate-Forschungsstipendium Colorado School of Mines. Die Autoren danken Ryan Tolene und Paul Schulte für ihre Beiträge danken.

Hinweis: Labortests unter Verwendung einer zweidimensionalen Labormaßstab Tank mit einem klimatisierten Windkanalgerät Schnittstelle durchgeführt. Sowohl die Tischwaage Tank-und Windkanal sind mit verschiedenen Sensortechnologien instrumentiert. Das folgende Protokoll wird zuerst diskutiert die Konstruktion und Herstellung des Bodentanks, gefolgt von einer Diskussion der Windkanal und die Instrumentierung von beiden. Die Behälterabmessungen, Windkanal Abmessungen, Anzahl der Sensoren und Sensortechnik Typ vorgestellt kann geändert werden, um die Bedürfnisse einer bestimmten Versuchsanordnung entsprechen. Die unten dargestellten Protokoll wurde verwendet, um die Auswirkungen der Windgeschwindigkeit auf nacktem Boden Verdunstung experimentell zu untersuchen. 1. Konstruktion und Herstellung von porösen Medien Soil-Behälter <ol><li> Schneiden Sie ein großes Stück von 1,2 cm starkem Acrylglas in fünf Einzelscheiben. Montieren Sie diese Scheiben in eine oben offene Bodentank mit Innenlänge, Breite und Höhe von 25, 9,1 und 55 cm, respektiv. Acrylglas erlaubt Prozessen im Untergrund, die visuell beobachtet. </li><li> Ziehung einer 5 x 5 Raster, das 25 cm · 25 cm auf jeder der zwei großen Glasscheiben (Länge 25 cm und Höhe 55 cm), wie in Abbildung 1 dargestellt. Sicherstellen, dass jedes Quadrat in dem Gitter hat eine Fläche von 25 cm 2 (Abbildung 1). Das Raster wird verwendet, um richtig Platz der Sensoren innerhalb des Bodentanks werden. </li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/52704/52704fig1highres.jpg" width="700" /> Abbildung 1: Schematische Vorder- und Seitenansicht des Bodentank für den Versuchsaufbau (Größe ist in cm) (a) Die Vorderansicht des Bodentank Anzeigen der Grid-System, bestehend aus fünfundzwanzig 5 cm x 5 cm. Quadrate. (B) die Seitenansicht des Bodenbehälters und zeigt die installierte Temperatur, relative Feuchtigkeit und Bodenfeuchte Sensornetzwerk nach einem function der Tiefe. Beachten, dass die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu gezeichnet. <ol start="3"><li> Auf einer der großen Glasflächen, bohren insgesamt fünfundzwanzig 1,9 cm (¾ Zoll) Durchmesser Bohrungen für die Bodenfeuchtesensoren. <ol><li> Bohren Sie jedes Loch in der Mitte eines jeden Platz in der in Schritt 1.2 festgelegt, so dass die Mittelpunkte der Löcher von zwei angrenzenden Quadrate sind 5 cm Raster auseinander; der erste Satz von Löchern von 2,5 cm unterhalb der Oberseite des Tanks. Verwenden geeigneter Größe Hähne zu Themen in jede der neu geschaffenen Löcher geschnitten. Die 5 cm Abstand zwischen den Sensoren gewährleistet, daß jeder Sensor außerhalb des Entnahmevolumens des nächstliegenden Sensor. </li></ol></li><li> In ähnlicher Weise zu bohren und tippen insgesamt fünfundzwanzig 0,635 cm (¼ inch) Löcher mit einem Durchmesser in der Mitte von jedem Gitterfeld bei Schritt 1.2 erstellt. Stellen Sie sicher, dass die Mitte jedes Lochs ist 5 cm heraus mit der ersten Reihe von Löchern befindet sich 2,5 cm unter dem oberen Ende der Bodentank angeordnet. Die 5 cm Abstand zwischen den Sensoren gewährleistet, daß jedes sensor außerhalb des Entnahmevolumens des nächstliegenden Sensor. </li><li> Auf der Acrylscheibe als Boden des Tanks, Bohrer verwendet und tippen Sie auf eine einzelne ½ Zoll Durchmesser Loch in der Mitte der Scheibe. Kleben Sie ein Sieb (feiner als die Test Böden eingesetzt werden) über das Loch auf der Innenseite des Glases. Auf der Außenseite der Bodenebene, muss ein 90 ° -Bogen, die flexible Rohrleitung mit einem einstellbaren Ventil angebracht ist. Diese Ventile und Rohre verwendet wird, um Wasser aus dem Behälter bei der Beendigung eines Experiments oder als eine Möglichkeit, konstante Kopfvorrichtungen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Wasserspiegel Tiefe installieren entleeren. </li><li> Verwenden Klasse Kleber oder ähnliche wasserdicht Polymer-Klebstoff zur Befestigung und Abdichtung des Tanks zusammen, wie in Abbildung 1 dargestellt marine. Lassen Sie den Kleber für einen Tag zu heilen. </li><li> Um den Tank aus dem Boden zu erhöhen und machen Platz für die Winkel 90 ° (Abbildung 1), legen zwei weitere Stücke von 1,2 cm starkem Acrylglas mit length 12 cm und einer Höhe von 5 cm auf den Boden des Tanks. </li></ol> 2. Konstruktion und Herstellung von klimatisierten Windkanal <ol><li> Konstruieren die 215 cm lang stromaufwärtigen Abschnitt des Windkanals von rechteckigen verzinktem Stahlkanalmaterial, die eine Breite von 8,5 cm und einer Höhe von 26 cm hat. Umgeben die außerhalb des Kanals mit Polystyrol-Dämmung. </li><li> Ein kleines Loch in der Seite der Arbeitsleitung nahe dem stromabwärtigen Ausgang der stromaufwärts liegenden Abschnitt des Windkanals für das Einführen einer relativen Feuchte-Temperatursensor (Abbildung 2). </li></ol><img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/52704/52704fig2highres.jpg" width="700" /> Abb. 2: Kompletter Versuchsaufbau, einschließlich Tank, Luftleitungen, Sensoren Gitter (Maße in cm) Vervollständigen Versuchsaufbau des kombinierten Windkanal und Bodentankvorrichtung. Der Windkanal isterhöht und liegt bündig auf der Oberfläche des Bodentanks. Die Bodentank mit einem Netzwerk von Sensoren verwendet, um eine Vielzahl von Untergrund und atmosphärischen Variablen messen instrumentiert. Die Gitter Kreise die Positionen zum Einsetzen dieser Sensoren. Steuerung einer Heizung und einer Inline-Rohrventilator verwendet werden, um Temperatur und Windgeschwindigkeit zu steuern sind. Das Pitotrohr wird verwendet, um die Windgeschwindigkeit zu messen. Die gesamte Vorrichtung sitzt auf einem Gewichtungsskala, um eine Massenbilanz während der Experimente erhalten. Man beachte, dass die schematische nicht maßstabsgetreu gezeichnet. <ol start="3"><li> Installieren fünf keramischen Infrarot-Heizelemente, die parallel innerhalb eines Reflektors entlang der Länge des stromaufwärtigen Abschnitts des Windkanals positioniert. Verbinden die Infrarot-Heizelemente auf eine Temperatur-Steuersystem durch einen Infrarottemperatursensor geregelt. </li><li> Konstruieren Sie den mittleren Teil des Windkanals von zwei 1,2 cm dicken Acrylplatten mit einer Länge und einer Höhe von 25 cm und 26 cm.Bohren zwei 0,635 cm (¼ Zoll) Durchmesser von Löchern in einer der Mitte der Bedienbereich auf die Temperatur und / oder relativer Feuchte Temperatursensoren an den in 2 gezeigten Positionen einzufügen. <ol><li> Sichern Sie sich die Acrylplatten auf der Oberseite der Bodentankseitenwänden (dh Platten mit den Maßen 25 cm x 55 cm) mit einem starken Klebeband, so dass der Windkanal und Bodentankplatten bündig miteinander. </li></ol></li><li> Konstrukt die ersten 50 cm des stromabwärtigen Abschnitts des Windkanals von der in der Stufe 2.1 beschrieben, gleiche Größe rechteckigen Kanalmaterial. Auf der Abschlussseite, reduzieren Sie die rechteckige Kanalmaterial in einen Rundgang 15,3 cm Durchmesser mit einer Länge von 170 cm. Installieren Sie eine verzinkte Stahlklappe, verwendet werden, um Windgeschwindigkeiten einzustellen, am anderen stromabwärts gelegenen Ende der Runde Kanal für Hilfe in Windmessung. </li><li> Wie in Schritt 2.2, bohren ein 0,635 cm Durchmesser Loch in der Seite des stromabwärts gelegenen rechteckigen Kanal nahe dem Eingang zum dieEinführen einer relativen Feuchte-Temperatursensors. Bohren Sie ein zweites 0,635 cm Lochdurchmesser von der Oberseite des rechteckigen Kanal entlang der Mittellinie des Windkanals. </li><li> Installieren Sie eine in-line-Rohrventilator in der Mitte des runden Kanals (dh 85 cm stromabwärts vom in Schritt 2.4 beschrieben Reduktion) ausgerichtet, um Luft aus dem stromabwärts gelegenen Teil des Windkanals zu vertreiben. Schnittstelle Der Lüfter mit variabler Drehzahlregler für eine genauere Steuerung der Drehfrequenz und als Folge der Windgeschwindigkeit. </li><li> Verwenden Schweißmaterial und verstellbare Regale zu erhöhen und sichern Sie den Windkanalgerät. Sicherzustellen, dass der Boden der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Rohrleitungen bündig mit der Oberseite des Bodens Tank (Abbildung 2). </li></ol> 3. Installation von Sensoren <ol><li> Vor der Installation in der Bodentank, sichern jeden Bodenfeuchte und Temperatursensor in einem Gewinde NPT Gehäuse (1,9 cm und 0,635 cm Gehäuse, respectively) und seal mit blinkenden Dichtmittel auf das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Verwenden Sie kein Dichtmittel auf Silikonbasis Produkte, wie sie mit der Elektronik innerhalb einiger Sensoren stören können. Heilen die Sensoren für etwa eine Woche. </li><li> Vor der Installation im Boden Tank kalibrieren Bodenfeuchtigkeitssensoren in Übereinstimmung mit der durch Sakaki et al. 12 entwickelten Zweipunkt α-Mischverfahren. </li><li> Wickeln Sie die Fäden der einzelnen NPT Gehäuse mit Klempner Band vor dem Einbau in den Tank zu helfen, eine bessere Abdichtung zwischen dem NPT Gewinde und Acrylglas. </li><li> Installieren insgesamt 25 Bodenfeuchte und Temperatursensoren jeweils horizontal durch die Wände des Behälters auf die in Schritt 1.2 genannten Adressen. Drehen Sie die Sensorleitungen synchron mit dem NPT Fitting / Gehäuse, um die interne Verdrahtung innerhalb der Leitungen beschädigt. Nicht zu Drehmoment die NPTS, um das Glas von Rissbildung zu verhindern. Schließen Sie die Bodenfeuchtesensoren und Temperatursensoren, ihre bezeichneten DatenLogger. </li><li> Installieren 3 relative Luftfeuchtigkeit Temperatursensoren auf der Bodenoberfläche in einer Entfernung von 2,5, 12,5 und 21,5 cm von der Vorderkante des Behälters. Legen Sie die Sensoren in gutem Kontakt mit der Bodenoberfläche, so dass die relative Luftfeuchtigkeit Lesungen spiegeln die Bedingungen an der Bodenoberfläche und nicht die umgebende Luft. Schließen Sie die Sensoren an Datenlogger. </li><li> Um die erforderliche Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit Messungen in der Atmosphäre zu erhalten, installieren relativen Feuchtigkeit-Temperatursensoren in dem freien Strömungsquerschnitt des Windkanals, wobei die Löcher durch den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abschnitten des Windkanals, sowie die Platten gebohrt. </li><li> Installieren eines Pitotrohr unmittelbar hinter dem Bodentank durch die 0,635 cm Loch in der Spitze des stromabwärtigen Windtunnelabschnitt gebohrt. Halten Sie das Pitotrohr in einer Höhe von 13 cm über dem Boden des Abschnitts. Schließen Sie das Pitotrohr mit einem Differenzdruckwandler. </li><li> Calibrate die Differenzdruckwandler. Das Pitotrohr misst dynamische Druck, der sich aus der Differenz der Stagnation und der statischen Drücke definiert ist. Die Druckdifferenz wird durch den Druckwandler als Spannungsdifferenz interpretiert. <ol><li> Die Spannung unter flussfreien Bedingungen (Spannung etwa gleich 0 sein kann) und für die Strömung eines bekannten dynamischen Druck; Dies ermöglicht eine lineare Beziehung zwischen den dynamischen Druck und die Spannung festgelegt werden. Ermitteln Sie die Windgeschwindigkeit durch die Anwendung Bernoulli-Gleichung: <img alt="Gleichung 1" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/52704/52704eq1.jpg" width="100" /> (1) wobei V (m / sec) für die Windgeschwindigkeit, P dynamischen (Pa) ist dynamisch Druck und ρ (kg / m 3) die Dichte von Luft ist. </li><li> Vergleichen der Geschwindigkeit berechnet unter Verwendung der Gleichung (1) mit einem anderen Messgerät. Hier vergleichen die Staudüse Differenzdruck transducer mit Laser Doppler Velocimetry (LDV) Messungen, die eine Genauigkeit von ± 0,01 m / s hat. Hinweis: Eine Zusammenfassung der Sensoren eingesetzt und ihre zugeordneten Sampling-Frequenzen können in Tabelle 1 gefunden werden Für Sensor Spezifikationen und andere Informationen finden Sie in der beiliegenden Werkstoffe / Zubehör-Liste.. </li></ol></li></ol><table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Sensor </td><td> Sensormessungen </td><td> Anzahl der Sensoren in Versuchsapparatur Ständig </td><td> Sensor Sampling-Frequenz (min) </td></tr><tr><td> EC-5 </td><td> Bodenfeuchtigkeit </td><td> 25 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> ECT </td><td> Boden / Lufttemperatur </td><td> 25 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> SH-1 </td><td> Thermische Eigenschaften </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> EHT </td><td> Relative Feuchte / Temperatur </td><td&gt; 5 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Infrarot-Kamera </td><td> Oberflächentemperatur / Verdunstung </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> Digitalkamera </td><td> Visualisierung der Trocknungsfront </td><td> 1 </td><td> 60 </td></tr><tr><td> Pitot statischen Rohr </td><td> Windgeschwindigkeit </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Gewichtungsskala </td><td> Kumulative Verdampfung / Verdunstung </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr></tbody></table> Tabelle 1: Zusammenfassung der Sensoren in experimentellen Teil der vorliegenden Studie verwendet. 4. Verpacken Sie den Boden-Behälter und die Vorbereitungen für den Start des Experiments <ol><li> Vor dem Verpacken der Behälter mit dem Erdreich, seine Integrität zu testen, indem eine Dichtheitsprüfung. Füllen Sie den Tank mit Wasser und warten Sie 4-6 Stunden, um sicherzustellen, dass keine Lecks in der Struktur oder Sensoren entwickelt. <ol><li> Bei auftretenden Undichtigkeiten, abtropfen lassen Sie den Tank, lassen Sie es über Nacht trocknen und fixieren Sie die Dichtheit mit dem gleichen marine Klebstoff beim ursprünglichen Bau. Wenn keine Lecks entwickeln, lassen Sie das Bodentank und die Vorbereitungen für den folgenden Schritten. </li></ol></li><li> Bestimmen das Gesamtvolumen des Tanks mit Sensoren an Ort und Stelle. Sorgfältig füllen den Tank mit Wasser mit einem Messzylinder und achten Sie darauf, um die Menge an zugesetztem Wasser aufzunehmen. Wandeln die aufgenommenen Gesamtvolumen auf Kubikzentimeter für die Verwendung in Schritt 4.5. </li><li> Erhalten Sie trockene Erde, die Erde Tank packen. Charakterisierung der hydraulischen und thermischen Eigenschaften des gewählten Boden dienen, in Übereinstimmung mit den in Smits et al beschriebenen Verfahren. 11 </li><li> Sorgfältig nass Pack das Bodentank mit Boden und VE-Wasser. <ol><li> Bis nass-Pack das Bodentank, erste gießen ca. 5 cm Wasser in den Tank. Langsam trockenen Boden, um das Wasser in den Tank, mit einer Schaufel, in 2,5 cm Tiefe Schritten. Das Gewicht des Sandes bei jedem Aufzug so die Porosität des Bodens Verpackung kann berechnet werden zugegeben. </li><li> Nach Fertigstellungjeder Schicht wiederholt tippen Sie auf die Tankwände mit einem Gummihammer, 100-200 mal, um eine gleichmäßige Schüttdichte in ganz erhalten. Während die Erschließung, sollte der Kontakt mit den Sensoren und Sensorkabel. Die Verwendung von Vibrationsvorrichtungen zu vermeiden, um nicht das Netz von empfindlichen Sensoren beschädigen. </li></ol></li><li> Nach Fertigstellung der Verpackung des Tanks zusammenfassen die Gewichte der einzelnen Bodenschicht (siehe Schritt 4.4), um die Gesamtmasse des Bodens zu erhalten. Teilen die Gesamtmasse durch die Schüttdichte des Bodens (zB die Schüttdichte des Quarzsandes beträgt 2,65 g / cm 3), um das Volumen des Sandes zu bestimmen (V s, cm 3). Berechnen der Porosität (η, m 3 / m 3) des Bodens in den Behälter nach: <img alt="Gleichung 2" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/52704/52704eq2.jpg" width="100" /> (2) wo (V T, m 3) ist das Gesamtvolumen der leeren Behälter in Schritt 4.2 festgelegt. </li> &lt;li&gt; Sobald der Tank voll gepackt ist, legen Sie eine Plastikabdeckung, wie Frischhaltefolie über dem Tank, bis das Experiment ist startbereit, um den Beginn der Verdampfung zu verhindern. </li><li> Den Tank auf einem Gewichtungsskala kumulative Wasserverlust, der wiederum verwendet werden, um Verdampfungsgeschwindigkeit berechnen zu überwachen. </li><li> Berechnung des stündlichen Verdampfungsrate durch Dividieren der stündliche Gewichtsverlust durch das Produkt aus der Dichte des Wassers und der Querschnittsfläche des Verdampfungsfläche. </li></ol> 5. Starten Sie das Experiment und Start Data Collection <ol><li> Nachdem der Aufbau abgeschlossen ist, bestimmen die gewünschten Umgebungsbedingungen (zB Temperatur, Windgeschwindigkeit). Stellen Sie sicher, dass die Datenlogger und andere Datenerfassungssysteme eingeschaltet und auf die richtige Abtastintervallen (zB alle 10 min). </li><li> Starten Sie den Lüfter und Temperaturregelung. Lassen Sie die Klimabedingungen, um vor dem Entfernen der Kunststoffabdeckung auf der Oberfläche der s ins GleichgewichtÖltank. Ausführen des Experiments für die gewünschte Zeitdauer (beispielsweise 15 Tage). </li></ol>

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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen.

Der Zweck dieses Protokolls wurde eine experimentelle Vorrichtung und das zugehörige Verfahren für die Erzeugung von hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung Daten zur Untersuchung land atmosphärischen Wechselwirkungen in Bezug auf Wärme- und Stoffübertragungsverfahren erforderlich zu entwickeln. Die experimentelle Vorrichtung beschrieben einer Bodenbehälter und einem kleinen Windkanal, von denen beide mit einer Reihe von Sensoren zur Messung von relevanten Boden und atmosphärischen Variablen (ausgestattet bes...

Das Verständnis der Wechselwirkung zwischen Land und Atmosphäre ist von größter Bedeutung für unser Verständnis der vielen aktuellen Weltprobleme wie Austreten von geologisch-sequestrierten Kohlendioxid im Boden, Klimawandel, Wasser und Lebensmittelversorgung, die präzise Erkennung von Landminen und der Sanierung von Grundwasser und des Bodens. Darüber hinaus treten die primären Austausch von Wärme und Wasser, die globalen und regionalen meteorologischen Bedingungen fahren an der Erdoberfläche. Viele Wetter und Klima Phänomene (zB Wirbelstürme, El Ni &amp; # 241; o, Dürren, etc.) werden hauptsächlich durch Prozesse mit Luft-Landoberfläche Wechselwirkungen 1 zugeordnet angetrieben. Da mehr als die Hälfte der Landfläche auf der Erde ist trockenen oder halbtrockenen 2-4, genau zu beschreiben, den Wasserkreislauf in diesen Regionen auf der Grundlage des Wärme- und Wasseraustausch zwischen der Umgebungsluft und der Bodenoberfläche ist entscheidend für ein besseres Verständnis der die oben genannten Probleme,insbesondere in Regionen anfällig für längere Dürre und Wüstenbildung. Trotz jahrzehntelanger Forschung gibt es immer noch viele Wissenslücken in der aktuellen Verständnis davon, wie die oberflächennahen Untergrundes und der Atmosphäre interagieren 5. Transportprozesse mit Wasser, Wasserdampf und Wärme im Boden sind dynamisch und stark in Bezug auf Interaktionen mit dem Boden verbunden und durchgesetzt Randbedingungen (dh die Temperatur, relative Feuchtigkeit, Wärmestrahlung). Numerische Wärme- und Stoffübertragung Modelle häufig vereinfachen oder übersehen, eine Anzahl dieser Komplexitäten zum Teil auf einen Mangel an Prüfung und Verfeinerung der bestehenden Theorien von einem Mangel an hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung Daten entstehen. Datensätze zur Modellvalidierung entwickelt werden oftmals fehlt kritische atmosphärischem oder Untergrundinformationen, die Theorien richtig zu prüfen, was in numerischen Modellen, die nicht richtig weiß entfallen Important Prozesse oder abhängig von der Verwendung schlecht verstanden Parameter, die eingestellt werden, oder in das Modell eingebaut. Dieser Ansatz ist weit verbreitet aufgrund seiner Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit verwendet und hat in einigen gezeigt viel Verdienst Anwendungen. Allerdings kann dieser Ansatz auf die sich ein besseres Verständnis der Physik hinter dieser &quot;in einen Topf geworfen Parametrisierungen&quot;, indem gut kontrollierten Experimenten unter Übergangsbedingungen, die in der Lage, Tests Hitze und Wassertransfertheorie 6 verbessert werden. Sorgfältige Experimente im Labor ermöglicht präzise Datensätzen erzeugt werden, die anschließend verwendet werden, um numerische Modelle zu validieren. Daten aus Feld Seiten sind oft unvollständig und kostspielig zu erhalten, und der Grad der Kontrolle erforderlich, um ein grundlegendes Verständnis der Prozesse zu erhalten und erzeugen Daten zur Modellvalidierung in einigen Fällen als unzureichend angesehen werden könnten. Laborexperimente von natürlichen Phänomenen wie Bodenverdunstung ermöglicht ATMOSsphärischen Bedingungen (dh Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit) und Bodenbedingungen (dh, Bodentyp, Porosität, Verpackungskonfiguration) sorgfältig gesteuert werden. Viele Labortechniken verwendet, um Boden Verdunstung und Boden thermischen und hydraulischen Eigenschaften zu untersuchen verwenden destruktive Probenahme 7-10. Destruktiven Probenahmeverfahren erfordern, dass eine Bodenprobe ausgepackt werden, um Punktdaten zu erhalten, die Verhinderung der Messung der Übergangsverhalten und stören Boden physikalischen Eigenschaften; dieser Ansatz führt Fehler und Unsicherheit auf die Daten. Zerstörungsfreie Messungen, wie das hier vorgestellte Verfahren, ermöglichen eine genaue Bestimmung und Untersuchung der Wechselwirkung von Bodeneigenschaften und verarbeitet 11. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, ein Bodentankvorrichtung und zugehörige Protokoll für die Erzeugung hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung Daten bezüglich der Auswirkungen von Änderungen der atmosphärischen Bedingungen und unter der Oberfläche zu entwickeln,Bare-Bodenverdunstung. Für diese Arbeit wird eine kleine Windkanal in der Lage, die Aufrechterhaltung einer konstanten Windgeschwindigkeit und Temperatur mit einem Bodentankvorrichtung angeschlossen. Der Windkanal und Bodentanks sind mit einer Reihe modernster Sensortechnologien für autonome und kontinuierliche Datenerfassung instrumentiert. Windgeschwindigkeit wird unter Verwendung einer Edelstahl Pitotrohr mit einem Druckwandler verbunden gemessen. Temperatur und relative Feuchtigkeit in der Atmosphäre unter Verwendung von zwei Arten von Sensoren überwacht. Relative Feuchtigkeit und Temperatur sind ebenfalls an der Bodenoberfläche überwacht. Sensoren im Untergrund messen Bodenfeuchte und Temperatur. Gewichtsmessungen der Tankvorrichtung verwendet werden, um die Verdampfung durch einen Wassermassenbilanz ermitteln. Um die Anwendbarkeit dieser Versuchsapparatur und Protokoll zu demonstrieren, zeigen wir ein Beispiel mit nacktem Boden Verdampfen bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeitsbedingungen. Die Bodentank, homogen mit einem gut charakterisierten Sand gepackt, war zunächst völlig saturated und erlaubt, sich frei unter sorgfältig kontrollierten atmosphärischen Bedingungen verdampfen (zB Temperatur, Windgeschwindigkeit).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ECH2O EC-5 Soil Moisture Sensor (25)</td>
			<td>Decagon Devices Inc. Decagon.com</td>
			<td>40593</td>
			<td>For specifics visit: http://www.decagon.com/products/soils/volumetric-water-content-sensors/ec-5-soil-moisture-small-area-of-influence/. Sampling frequency on 10 minute intervals, accuracy is &#177;3%, and collect data using the Em50 dataloggers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECT Soil/Air Temperature Sensor (19)</td>
			<td>Decagon Devices Inc. Decagon.com</td>
			<td>40651</td>
			<td>For specifications visit http://www.decagon.com/products/canopy-atmosphere/temperature/ect-air-temperature/. Sampling frequency on 10 minute intervals, accuracy is &#177;0.5&#176;C, Measure within a temperature of 5 and 40&#176;C, and collect data using the Em50 dataloggers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EHT Relative Humidity and Temperature Sensor (5)</td>
			<td>Decagon Devices Inc. Decagon.com</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Sampling Frequency on 10 minute intervals, accuracy is &#177;3% between 5 and 100% relative humidity, and collect data using Em50 data loggers. For more information visit decagon.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Em50 Data Logger (10)</td>
			<td>Decagon Devices Inc. Decagon.com</td>
			<td>40800</td>
			<td>For specifics visit http://www.decagon.com/products/data-management/data-loggers/em50-digital-analog-data-logger/. ECH2O decagon devices, pulls data from the ECT, EC-5, and EHT sensors, and each data logger has 5 sensor connections and a com port that connects from the logger to USB to computer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sartorius Weighing Scale (1)</td>
			<td>Sartorius Corporation</td>
			<td>11209-95</td>
			<td>Sartorius Model 11209-95, Range = 65kg, Resolution = &#177;1g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared SalamandernCeramic Radiative Heater (1)</td>
			<td>Mor Electric Heating Assoc., Inc. http://www.morelectricheating.com/</td>
			<td>FTE 500-240</td>
			<td>5 heaters needed, adjust to ge thte right ambient/free-flow temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2104 Temperature Control System (1)</td>
			<td>Chromalox</td>
			<td>2104</td>
			<td>Controls the heaters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared Temperature Sensor Regulator (1)</td>
			<td>Exergen Corporation</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Monitors the heaters temperatures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Pitot-Static Tube (1)</td>
			<td>Dwyer Instruments, Inc. http://www.dwyer-inst.com/</td>
			<td>Series 160</td>
			<td>For specifics visit http://www.dwyer-inst.com/Product/%20TestEquipment/PitotTubes/Series160. Sensor sampling frequency is every 10 minutes, must be connected to differential pressure transducer and anemometer, and convert the pressure data collected into win velocities using Bernoulli&#39;s equation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/2 inch Acrylic (1)</td>
			<td>Colorado Plastics http://www.coloradoplastics.com/</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Specific heat of 1464 J kg^-1K^-1, thermal conductivity of 0.2 W m^-1K-1, and a density of 1150 kg m_-3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galvanized Steel Ducting Material (1)</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Material used to build wind- tunnel, and both round and rectangular ducting were used in construction and connected using square-to-round reducer duct</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable Speed Controller Connected to an In-Line Duct Fan (1)</td>
			<td>Suncourt, Inc. http://www.suncourt.com/</td>
			<td>VS200</td>
			<td>15.3 cm in Diameter Placed in-line with round duct</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galvanized Steel Damper (1)</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Used to control/reduce speeds in the wind tunnel for low velocity data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accusand #30/40 (1)</td>
			<td>Unimin Corporation http://www.unimin.com/</td>
			<td>N/A</td>
			<td>This sand is silica sand and is 99.8% quartz, its grain shape is classified as rounded, the uniformity coefficient is approximately 1.2, and the grain density is 2.66 g/cm3.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

exploring the effects of atmospheric forcings on evaporation: experimental integration of the atmospheric boundary layer and shallow subsurface

Evaporation is directly influenced by the interactions between the atmosphere, land surface and soil subsurface. This work aims to experimentally study evaporation under various surface boundary conditions to improve our current understanding and characterization of this multiphase phenomenon as well as to validate numerical heat and mass transfer theories that couple Navier-Stokes flow in the atmosphere and Darcian flow in the porous media. Experimental data were collected using a unique soil tank apparatus interfaced with a small climate controlled wind tunnel. The experimental apparatus was instrumented with a suite of state of the art sensor technologies for the continuous and autonomous collection of soil moisture, soil thermal properties, soil and air temperature, relative humidity, and wind speed. This experimental apparatus can be used to generate data under well controlled boundary conditions, allowing for better control and gathering of accurate data at scales of interest not feasible in the field. Induced airflow at several distinct wind speeds over the soil surface resulted in unique behavior of heat and mass transfer during the different evaporative stages.

Das Ziel des Experiments hier vorgestellt wurde, um die Wirkung der Windgeschwindigkeit am Verdampfen aus nackten Boden studieren. Schlüsseleigenschaften des Testschmutzes in der vorliegenden Studie sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Eine Reihe von Experimenten durchgeführt, in denen unterschiedliche Randbedingungen an der Bodenoberfläche (das heißt, Windgeschwindigkeit und Temperatur) angewendet wurden (Tabelle 3). Obwohl vier Versuche bei unterschiedlichen Windgeschwindig...

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Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface

Ein Protokoll für die Konstruktion und den Bau eines Bodentank angeschlossen, um einen kleinen klimatisierten Windkanal, um die Auswirkungen der atmosphärischen Antriebe beim Verdampfen studieren wird vorgestellt. Sowohl die Bodentanks und Windkanal sind mit Sensor-Technologien für die kontinuierliche in situ-Messung von Umweltbedingungen instrumentiert.

Ausflüge in die Auswirkungen der Luft Antriebe auf Verdunstung: Experimental Integration der atmosphärischen Grenzschicht und oberflächennahen Untergrundes

Evaporation is directly influenced by the interactions between the atmosphere, land surface and soil subsurface. This work aims to experimentally study ...

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Research

JoVE Journal

Environment

8.6K Aufrufe.  Colorado School of Mines.  Ein Protokoll für die Konstruktion und den Bau eines Bodentank angeschlossen, um einen kleinen klimatisierten Windkanal, um die Auswirkungen der atmosphärischen Antriebe beim Verdampfen studieren wird vorgestellt. Sowohl die Bodentanks und Windkanal sind mit Sensor-Technologien für die kontinuierliche in situ-Messung von Umweltbedingungen instrumentiert. 

Serie: Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface

Surface Renewal: An Advanced Micrometeorological Method for Measuring and Processing Field-Scale Energy Flux Density Data

Advanced micrometeorological methods have become increasingly important in soil, crop, and environmental sciences. For many scientists without formal training in atmospheric science, these techniques are relatively inaccessible. Surface renewal and other flux measurement methods require an understanding of boundary layer meteorology and extensive training in instrumentation and multiple data management programs. To improve accessibility of these techniques, we describe the underlying theory of surface renewal measurements, demonstrate how to set up a field station for surface renewal with eddy covariance calibration, and utilize our open-source turnkey data logger program to perform flux data acquisition and processing. The new turnkey program returns to the user a simple data table with the corrected fluxes and quality control parameters, and eliminates the need for researchers to shuttle between multiple processing programs to obtain the final flux data. An example of data generated from these measurements demonstrates how crop water use is measured with this technique. The output information is useful to growers for making irrigation decisions in a variety of agricultural ecosystems. These stations are currently deployed in numerous field experiments by researchers in our group and the California Department of Water Resources in the following crops: rice, wine and raisin grape vineyards, alfalfa, almond, walnut, peach, lemon, avocado, and corn.

Surface renewal is a micrometeorological method that is being used increasingly to determine energy fluxes, but its technical complexity makes it inaccessible to a broad audience. We describe the steps needed to set up and calibrate a surface renewal field station, to acquire and process data, and to correctly interpret results.

Oberflächen Erneuerung: Ein Advanced Mikrometeorologische Verfahren zur Messung und Verarbeitung Feld Skala Energieflussdichte Daten

Advanced micrometeorological methods have become  increasingly important in soil, crop, and environmental sciences.  For many scientists without formal ...

Forschung

Umwelt

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling from hydrothermal sources in the Precambrian ocean was oxidized by molecular oxygen [O2] produced by cyanobacteria. The oldest BIFs, deposited prior to the Great Oxidation Event (GOE) at about 2.4 billion years (Gy) ago, could have formed by direct oxidation of Fe(II) by anoxygenic photoferrotrophs under anoxic conditions. As a method for testing the geochemical and mineralogical patterns that develop under different biological scenarios, we designed a 40 cm long vertical flow-through column to simulate an anoxic Fe(II)-rich marine upwelling system representative of an ancient ocean on a lab scale. The cylinder was packed with a porous glass bead matrix to stabilize the geochemical gradients, and liquid samples for iron quantification could be taken throughout the water column. Dissolved oxygen was detected non-invasively via optodes from the outside. Results from biotic experiments that involved upwelling fluxes of Fe(II) from the bottom, a distinct light gradient from top, and cyanobacteria present in the water column, show clear evidence for the formation of Fe(III) mineral precipitates and development of a chemocline between Fe(II) and O2. This column allows us to test hypotheses for the formation of the BIFs by culturing cyanobacteria (and in the future photoferrotrophs) under simulated marine Precambrian conditions. Furthermore we hypothesize that our column concept allows for the simulation of various chemical and physical environments &#8212; including shallow marine or lacustrine sediments.

Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

We simulated a Precambrian ferruginous marine upwelling system in a lab-scale vertical flow-through column. The goal was to understand how geochemical profiles of O2 and Fe(II) evolve as cyanobacteria produce O2. The results show the establishment of a chemocline due to Fe(II) oxidation by photosynthetically produced O2.

Labor Simulation eines Eisen (II) -reichen Präkambrium Meeres Upwelling-System das Wachstum von Bakterien zu erkunden Photosynthetic

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

Extraction and Characterization of Surfactants from Atmospheric Aerosols

Surface-active compounds, or surfactants, present in atmospheric aerosols are expected to play important roles in the formation of liquid water clouds in the Earth&#39;s atmosphere, a central process in meteorology, hydrology, and for the climate system. But because specific extraction and characterization of these compounds have been lacking for decades, very little is known on their identity, properties, mode of action and origins, thus preventing the full understanding of cloud formation and its potential links with the Earth&#39;s ecosystems.
In this paper we present recently developed methods for 1) the targeted extraction of all the surfactants from atmospheric aerosol samples and for the determination of 2) their absolute concentrations in the aerosol phase and 3) their static surface tension curves in water, including their Critical Micelle Concentration (CMC). These methods have been validated with 9 references surfactants, including anionic, cationic and non-ionic ones. Examples of results are presented for surfactants found in fine aerosol particles (diameter &#60;1 &#956;m) collected at a coastal site in Croatia and suggestions for future improvements and other characterizations than those presented are discussed.

Methods are presented for the targeted extraction of surfactants present in atmospheric aerosols and the determination of their absolute concentrations and surface tension curves in water, including their Critical Micelle Concentration (CMC).

Die Extraktion und Charakterisierung von Tensiden aus Atmosphärische Aerosole

Surface-active compounds, or surfactants, present in atmospheric aerosols are expected to play important roles in the formation of liquid water clouds in ...

Data Processing Methods for 3D Seismic Imaging of Subsurface Volcanoes: Applications to the Tarim Flood Basalt

The morphology and structure of plumbing systems can provide key information on the eruption rate and style of basalt lava fields. The most powerful way to study subsurface geo-bodies is to use industrial 3D&#160;reflection seismological imaging. However, strategies to image subsurface volcanoes are very different from that of oil and gas reservoirs. In this study, we process seismic data cubes from the Northern Tarim Basin, China, to illustrate how to visualize sills through opacity rendering techniques and how to image the conduits by time-slicing. In the first case, we isolated probes by the seismic horizons marking the contacts between sills and encasing strata, applying opacity rendering techniques to extract sills from the seismic cube. The resulting detailed sill morphology shows that the flow direction is from the dome center to the rim. In the second seismic cube, we use time-slices to image the conduits, which corresponds to marked discontinuities within the encasing rocks. A set of time-slices obtained at different depths show that the Tarim flood basalts erupted from central volcanoes, fed by separate pipe-like conduits.

Three-dimensional (3D) reflection seismology is a powerful method for imaging subsurface volcanoes. By using industrial 3D seismological data from the Tarim Basin, we illustrate how to extract the sills and the conduits of subsurface volcanoes from seismic data cubes.

Datenverarbeitung für seismische 3D-Bildgebung der unterirdischen Vulkane: Anwendungen der Tarim Flut Basalt

The morphology and structure of plumbing systems can provide key information on the eruption rate and style of basalt lava fields. The most powerful way ...

Experimental Methods of Dust Charging and Mobilization on Surfaces with Exposure to Ultraviolet Radiation or Plasmas

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using three recently developed experiments in which dust particles are exposed to thermal plasma with beam electrons, beam electrons only, or ultraviolet (UV) radiation only. The UV light source has a narrow bandwidth in wavelength centered at 172 nm. The beam electrons with the energy of 120 eV are created with a negatively biased hot filament. When the vacuum chamber is filled with the argon gas, a thermal plasma is created in addition to the electron beam. Insulating dust particles of a few tens of microns in diameter are used in the experiments. Dust particles are recorded to be lofted to a height up to a few centimeters with a launch speed up to 1 m/s. These experiments demonstrate that photo and/or secondary electron emission from a dusty surface changes the charging mechanism of dust particles. According to the recently developed &#34;patched charge model&#34;, the emitted electrons can be re-absorbed inside microcavities between neighboring dust particles below the surface, causing the accumulation of enhanced negative charges on the surrounding dust particles. The repulsive forces between these negatively charged particles may be large enough to mobilize and lift them off the surface. These experiments present the advanced understanding of dust charging and transport on dusty surfaces, and laid a foundation for future investigations of its role in the surface evolution of airless planetary bodies.

Dust charging and mobilization is demonstrated in three experiments with exposure to thermal plasma with beam electrons, beam electrons only, or ultraviolet (UV) radiation only. These experiments present the advanced understanding of electrostatic dust transport and its role in shaping the surfaces of airless planetary bodies.

Experimentelle Methoden der Aufladung Staub und Mobilisierung auf Oberflächen mit der Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung oder Plasmen

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using ...

Determination of the Settling Rate of Clay/Cyanobacterial Floccules

The mechanisms underpinning the deposition of fine-grained, organic-rich sediments are still largely debated. Specifically, the impact of the interaction of clay particles with reactive, planktonic cyanobacterial cells to the sedimentary record is under studied. This interaction is a potentially major contributor to shale depositional models. Within a lab setting, the flocculation and sedimentation rates of these materials can be examined and measured in a controlled environment. Here, we detail a protocol for measuring the sedimentation rate of cyanobacterial/clay mixtures. This methodology is demonstrated through the description of two sample experiments: the first uses kaolin (a dehydrated form of kaolinite) and Synechococcus sp. PCC 7002 (a marine coccoid cyanobacteria), and the second uses kaolin and Synechocystis sp. PCC 6803 (a freshwater coccoid cyanobacteria). Cyanobacterial cultures are mixed with varying amounts of clay within a specially designed tank apparatus optimized to allow continuous, real-time video and photographic recording. The sampling procedures are detailed as well as a post-collection protocol for precise measurement of chlorophyll a from which the concentration of cyanobacterial cells remaining in suspension can be determined. Through experimental replication, a profile is constructed that displays sedimentation rate.

The interaction and sedimentation of the clay and bacterial cells within the marine realm, observed in natural environments, can be best investigated in a controlled lab environment. Here, we describe a detailed protocol, which outlines a novel method for measuring the sedimentation rate of clay and cyanobacterial floccules.

Bestimmung der die Abrechnung bei Ton/Cyanobakterien Stapelfaser

The mechanisms underpinning the deposition of fine-grained, organic-rich sediments are still largely debated. Specifically, the impact of the interaction ...

In Situ Hybridization Techniques for Paraffin-Embedded Adult Coral Samples

Corals are important ocean invertebrates that are critical for overall ocean health as well as human health. However, due to human impacts such as rising ocean temperatures and ocean acidification, corals are increasingly under threat. To tackle these challenges, advances in cell and molecular biology have proven to be crucial for diagnosing the health of corals. Modifying some of the techniques commonly used in human medicine could greatly improve researchers&#39; ability to treat and save corals. To address this, a protocol for in situ hybridization used primarily in human medicine and evolutionary developmental biology has been adapted for use in adult corals under stress.
The purpose of this method is to visualize the spatial expression of an RNA probe in adult coral tissue that has been embedded in paraffin and sectioned onto glass slides. This method focuses on removal of the paraffin and rehydration of the sample, pretreatment of the sample to ensure permeability of the sample, pre-hybridization incubation, hybridization of the RNA probe, and visualization of the RNA probe. This is a powerful method when using non-model organisms to discover where specific genes are expressed, and the protocol can be easily adapted for other non-model organisms. However, the method is limited in that it is primarily qualitative, because expression intensity can vary depending on the amount of time used during the visualization step and the concentration of the probe. Furthermore, patience is required, as this protocol can take up to 5 days (and in many cases, longer) depending on the probe being used. Finally, non-specific background staining is common, but this limitation can be overcome.

In Situ Hybridization Techniques for Paraffin-Embedded Adult Coral Samples

The goal of this protocol is to perform in situ hybridization on adult coral samples that have been embedded in paraffin and sectioned onto glass slides. This is a qualitative method used to visualize the spatial expression of an RNA anti-sense probe in paraffin-embedded tissues.

In Situ Hybridisierung Techniken für Paraffin-eingebetteten Erwachsenen Korallen Proben

Corals are important ocean invertebrates that are critical for overall ocean health as well as human health. However, due to human impacts such as rising ...

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only recently have microplastics in freshwater systems, such as rivers and lakes, been quantified. Microplastic sampling at the surface usually consists of deploying drift nets behind either a stationary or moving boat, which limits the sampling to environments with low levels of suspended sediments and floating or submerged debris. Previous studies that employed drift nets to collect microplastic debris typically used nets with &#8805;300 &#181;m mesh size, allowing plastic debris (particles and fibers) below this size to pass through the net and elude quantification. The protocol detailed here enables: 1) sample collection in environments with high suspended loads and floating or submerged debris and 2) the capture and quantification of microplastic particles and fibers &lt;300 &#181;m. Water samples were collected using a peristaltic pump in low-density polyethylene (PE) containers to be stored before filtering and analysis in the lab. Filtration was done with a custom-made microplastic filtration device containing detachable union joints that housed nylon mesh sieves and mixed cellulose ester membrane filters. Mesh sieves and membrane filters were examined with a stereomicroscope to quantify and separate microplastic particulates and fibers. These materials were then examined using a micro-attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectrometer (micro ATR-FTIR) to determine microplastic polymer type. Recovery was measured by spiking samples using blue PE particulates and green nylon fibers; percent recovery was determined to be 100% for particulates and 92% for fibers. This protocol will guide similar studies on microplastics in high velocity rivers with high concentrations of sediment. With simple modifications to the peristaltic pump and filtration device, users can collect and analyze various sample volumes and particulate sizes.

Most microplastic research to date has occurred in marine systems where suspended solid levels are relatively low. Focus is now shifting to freshwater systems, which may feature high sediment loads and floating debris. This protocol addresses collecting and analyzing microplastic samples from aquatic environments that contain high suspended solid loads.

Probenahme, Sortieren und Charakterisierung Mikroplastik in aquatischen Umgebungen mit hohen abgehängte Sedimentfracht und große schwimmende Trümmer

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only ...

Design and Use of an Apparatus for Quantifying Bivalve Suspension Feeding at Sea

As shellfish aquaculture moves from coastal embayments and estuaries to offshore locations, the need to quantify ecosystem interactions of farmed bivalves (i.e., mussels, oysters, and clams) presents new challenges. Quantitative data on the feeding behavior of suspension-feeding mollusks is necessary to determine important ecosystem interactions of offshore shellfish farms, including their carrying capacity, the competition with the zooplankton community, the availability of trophic resources at different depths, and the deposition to the benthos. The biodeposition method is used to quantify feeding variables in suspension-feeding bivalves in a natural setting and represents a more realistic proxy than laboratory experiments. This method, however, relies upon a stable platform to satisfy the requirements that water flow rates supplied to the shellfish remain constant and the bivalves are undisturbed. A flow-through device and process for using the biodeposition method to quantify the feeding of bivalve mollusks were modified from a land-based format for shipboard use by building a two-dimensional gimbal table around the device. Planimeter data reveal a minimal pitch and yaw of the chambers containing the test shellfish despite boat motion, the flow rates within the chambers remain constant, and operators are able to collect the biodeposits (feces and pseudofeces) with sufficient consistency to obtain accurate measurements of the bivalve clearance, filtration, selection, ingestion, rejection, and absorption at offshore shellfish aquaculture sites.

A flow-through device for using the biodeposition method to quantify filtration and feeding behavior of bivalve mollusks was modified for shipboard use. A two-dimensional gimbal table built around the device isolates the apparatus from boat motion, thereby allowing the accurate quantification of bivalve filtration variables at offshore shellfish aquaculture sites.

Gestaltung und Nutzung eines Apparates zur Quantifizierung der zweischaligen Suspension Fütterung auf hoher See

As shellfish aquaculture moves from coastal embayments and estuaries to offshore locations, the need to quantify ecosystem interactions of farmed bivalves ...

An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations

Organic-mineral interactions are widely occurring in hydrothermal environments, such as hot springs, geysers on land, and the hydrothermal vents in the deep ocean. Roles of minerals are critical in many hydrothermal organic geochemical processes. Traditional hydrothermal methodology, which includes using reactors made of gold, titanium, platinum, or stainless-steel, is usually associated with the high cost or undesired metal catalytic effects. Recently, there is a growing tendency for using the cost-effective and inert quartz or fused silica glass tubes in hydrothermal experiments. Here, we provide a protocol for carrying out organic-mineral hydrothermal experiments in silica tubes, and we describe the essential steps in the sample preparation, experimental setup, products separation, and quantitative analysis. We also demonstrate an experiment using a model organic compound, nitrobenzene, to show the effect of an iron-containing mineral, magnetite, on its degradation under a specific hydrothermal condition. This technique can be applied to study complex organic-mineral hydrothermal interactions in a relatively simple laboratory system.

Earth-abundant minerals play important roles in the natural hydrothermal systems. Here, we describe a reliable and cost-effective method for the experimental investigation of organic-mineral interactions under hydrothermal conditions.

Ein experimentelles Protokoll für die Untersuchung von mineralischen Auswirkungen auf organische hydrothermalen Transformationen

Organic-mineral interactions are widely occurring in hydrothermal environments, such as hot springs, geysers on land, and the hydrothermal vents in the ...