生態学的フィールド研究の空気温度センサー用小型低コストの放射線シールドの施工

要約

小型、低コストの環境センサーの出現により、ハイパーのローカライズされた温度変化を測定するセンサーの高密度ネットワークを展開ことは今です。ここでは、安価な thermochrons で使用する前に説明したカスタム作製放射線シールドのコンパクト バージョンを構築する詳細な方法論を提供します。

要約

低コスト温度センサーは、気候変動を評価し、関連する生態学的スケールで変更する生態学者によってますます使用されます。コスト効率の高い、適切な日射遮蔽、デプロイされていない場合これらのセンサーの観測は偏りのあり、不正確になります。製造された放射線シールドはこのバイアスを最小限に抑えることで効果が高価なこれらのセンサーのコストを比較します。ここでは、シールド サイズや建設コストを最小化しようとすると、他の公開されたシールドの方法よりも正確である前述のカスタム加工放射線シールドのコンパクト バージョンを構築する詳細な方法論を提供します。このメソッドは、ほとんどの材料: プラスチック シート、アルミ箔粘着テープ、ケーブルタイを段ボールします。1 つの 15 cm とプラダン 2 10 センチの正方形は、各シールドの使用されます。切断、得点、テーピング、シートのステープル後、10 cm の正方形は太陽放射の 2 層シールド、15 cm 角は上位層を形成しながら底を形成します。3 つのシートは、ケーブルタイと一緒に開催しています。このコンパクトな太陽放射シールドを中断、または、平らな面に配置できます。確実にシールドが完全にセンサーに到達から直接日射を防ぐために地面に平行で朝と午後の元の大きな基準太陽露出サイトで暖かいバイアスを増加可能性に注意する必要があります。デザイン。そうであっても、小さく、コンパクトなシールド設計とオリジナル間の記録された温度差が小さかった (昼間バイアスの意味 = 0.06 の ° C)。建設費は、オリジナルのシールド設計と多くのフィールド生態設定で有利なことができるより少なく顕著な楽器で新しい設計の結果の半分以下です。

概要

人為的地球温暖化の光の中でさまざまな設定を理解し、生態学的応答に気候変動^1,2,3予測気温を記録の関心の高まりがあった。小型、低コストの環境データ レコーダー (データ ロガー、thermochrons、または hygrochrons とも呼ばれる) の出現により、それはハイパーのローカライズされた温度変化を測定するセンサーの高密度ネットワークを展開することが可能今増加生態学者の能力より直接周囲環境の生物、生態系調査の下で経験を観察します。既存、よく調整され厳密にテストの比較 — しかしまばら-永久的な天気予報ステーションでは、生態学的関連性の高いスケールで気候変動を評価するためにそのようなネットワークの存在の機会が、正確性や比較可能性を減らすことができます調査の間で一貫性のないまたは不適切な場合は展開。

地表付近の空気温度センサー通常誤って暖かい測定すると、センサーの要素の直接加熱を防ぐためにシールド日射のいくつかのタイプが必要です。センサーのバイアスを制限する一般的な方法: ツリー 1) など、既存の環境の機能を使用してシェーディング⁴2) バイアス補正と修正を派生センサー校正⁵センサーの熱的性質と 3) の使用に基づいて、製造し、又は加工カスタム盾^6,7。多くの研究者は、低コストかつ簡単な展開と環境条件が自然な陰影を与えない状況の必要性のためカスタム作製した盾を使用する選択します。ただし、生態学的な文献のレビューには、カスタム作製した盾のデザインは研究、大きく異なり、個々 のデザインをほとんど検査精度が示されます。未検証の盾は材料、センサー、日射センサー自体の直接の吸収または 3 ° の平均バイアスにつながる両方を囲む空気の分子の追加加熱を引き起こすデザインのお粗末な選択に敏感にすることができます。C⁷。その一方で、シンプルでコスト効率の高いデザイン^6,7シールド センサー (バイアス 1 ° C 以下) で非常に効果的、商業的に製造された放射線シールドに匹敵します。

ここでは、安価な thermochron 温度センサーを使用する以前に評価されたカスタム作製放射線シールド⁷を構築するため詳細な方法論を提供します。シールド設計は以前説明し、テスト設定⁶オープンのポンデローサマツ森林での変更です。いくつかのカスタム作製シールド デザインの最近のテストで小さな thermochrons⁷と組み合わせれば最低のバイアスで起因したこの山地テスト シールドしますが、面倒でも顕著なフィールドで展開すると分かった。ここで提案されたプロトコルの設計では、放射線シールドの大きさを 50% 減少します。このようなサイズの減少はいくつかの利点: 1) それはより少なく顕著なしたがって改ざんを受け、2) 投げ打って使える多様な生態環境のスペースが限られている (例えばより小さい都市の街路樹に)、3) itその他公開シールド サイズや建設コスト⁷と 4 を最小限にしようとすると、シールドの方法よりも正確です) 必要な建設材料の減らされた量のため、元より大きい設計よりも安価であります。構法を説明した後は、高下方日射条件下で実施した実証実験の結果を使用してオリジナルのシールド設計基準センサー精度にサイズの縮小の効果を調べる。

プロトコル

1. 放射線シールド工事

1. ユーティリティ ナイフを使用して、正方形 (図 1 a) にプラスチックの波板をカットします。各シールドの必要 1 つは 15 cm 角と 2 つの 10 cm の正方形になります。
2. 小さな放射線シールド (図 1 b; 左の画像) の最上位のレイヤーの削減:
   1. 15 cm 角の 1 つの端から 4 cm を測定し、鉛筆で線を引きます。ガイドとして直定規を使用して、線に沿ってスコアします。(ここで、「得点」意味シート全体ではなく、プラスチックの波板の 1 つだけ層を通過するカットするナイフを使用します。)今後広場の端、このは「トップ」(図 1 b; 左の画像) と呼ばれるが。
   2. 4 cm ラインに垂直なエッジから 3.8 センチメートルを測定します。ガイドとして直定規を使用すると、(図 1 b; 左の画像) 4 cm ラインまで下からスコアします。
   3. 4 cm、3.8 cm の線の接合部に 4 cm の線の上の両方のコーナーから線を引きます。(図 1 b; 左の画像) このラインに沿って切りなさい。
3. 小さな放射線シールドの中間と下部のレイヤー カット (図 1 b; 中央と右の画像)。
   1. それぞれ 10 cm の正方形の真ん中に 6 cm の正方形を描画、直定規を使用して (図 1 b; 中央と右の画像)。
   2. 6 cm 角の各地と 6 cm 10 cm の正方形の外側の角に正方形の各コーナーからのスコア (図 1 b; 中央と右の画像)。
4. 完全に、15 cm 角の得点側 10 cm の正方形の 1 つ、他の 10 cm 正方形の非得点側をカバーするのにアルミ箔テープを使用します。
5. シールド層のそれぞれの図 1で示すように、穴を開けるビット、ドリル 1/4"を使用しています。
6. センサー住宅 (またはその実装デバイス) のアイレットと 10 cm 平方の穴を通してケーブル ネクタイを実行することによって、真ん中に穴 2 つの穴を得点側テープ 10 cm の正方形の下側に温度センサーを取り付けますuare (図 1)。
7. 折りたたみ式のシート。
   1. 得点の線に沿って 15 cm シートを折る。テープ側面を作るは、しっかりと折りにくい場合、圧力を必要可能性があります。
   2. 大きいバック フラップの内側に小さな三角形のフラップを挟みます。これが正しく行われ、録音された辺だけが上から表示されます。バックのフラップの切り口は、折り畳まれた側面と同じ高さにする必要があります。
   3. アルミテープの別の層を使用してバックのフラップに折り畳まれた側面を保護します。バックのフラップは加えられた強さのための大型のホッチキスと一緒に、またホチキス止めでした。
   4. 10 cm のシートを取るし、得点ライン対角線に沿って両側を一緒にピンチします。挟まの定番大型ホッチキスを使用して一緒に側面 (図 1E)。最終製品でお越しの際にもスクエア ボウル形状。
8. 20 cm ケーブルタイと一緒にシートを結ぶ。
   1. 得点側では、3 つの穴にテープ 10 cm シートで始まるは、テープの側面を置きなさい。両方 10 cm シートの左の背面の穴を通してケーブル ネクタイをスレッドします。温度センサーの周りの空気の流れを確保するため 2 つのシートの間 2 cm 間隔をまま。右奥の穴にこの手順を繰り返します (図 1E; 中央と右の画像)。
   2. 15 cm のシートを取るし、(図 1E; 左の画像)、2 つのサイド ・ バイ ・ サイド穴、左奥のケーブル ネクタイを渡します。また 15 cm シートと上層 10 cm シートの上部 2 cm を残して 10 cm シートにこのネクタイを取り付けます。(図 1E; 左の画像) 右奥 2 - サイド バイ サイド穴についてこの手順を繰り返します。
   3. 最後に、(横の矢印で示すようにシートの前部のすべての 3 つの穴を 1 つのケーブルタイを通過します。図 1E)。スペースを確保するすべての 3 つのシート (図 1 f) の間でさえ、ケーブル ネクタイを締めます。
9. 実装を容易にする最終組立製品のバックエンドに追加穴をドリルが必要です。シールドがマウントされている場所は、3 つのシートを地面に平行置くことを確認します。

図 1: 小さな放射線シールドを構築する手順について説明します。(A) 15 cm と 10 cm の正方形は、プラダンの大きなシートから切り出しています。(B) 、15 cm シートはカットし、得点し、正しい形にシールドの曲げを許可する 10 cm のシートを獲得しています。各シートに(C)穴します。(D)センサーは、10 cm のシートの 1 つに関連付けられています。(E)シールドは、いくつかのケーブルタイを使用して組み立てられます。(F)最終的なシールドはインストール準備完了です。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

結果

代表的な結果が整っています、新しい thermochrons を使用して、小さいシールド設計、元より大きいシールド設計、放射線シールドで thermochrons の図 2 と図 3のとおりです。これらのデータは、ローリー、ノースカロライナの近く十分に露出される地方で記録された (35.728 ° N、78.680 ° W)、ヴァイサラ白金抵抗温度?...

ディスカッション

精度と空気温度測定の再現性は、直接と反射日射量からセンサーを保護する適切な太陽のシールドの使用に依存します。ここでは精度を損なうことがなくよりコンパクトより少なく高価または同様、前述のデバイス⁶より高速を構築するようなシールドの建設について述べる。小さいシールドと thermochrons の記録された気温の 94% だった最高の thermochron 元の大きく、設備が整?...

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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
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Heavy duty stapler	Swingline	552277715	NA