Esta pesquisa foi financiada pelo Exército dos EUA Research Award Escritório W911NF-04-1-0169, da Investigação e Desenvolvimento Centro de Engenharia (ERDC) e da National Science Foundation subvenção EAR-1029069. Além disso, esta pesquisa foi apoiada por uma Programas de Verão em Iniciação Científica conceder pela Colorado School of Mines. Os autores gostariam de agradecer Ryan Tolene e Paul Schulte por suas contribuições.

Nota: Os testes de laboratório é realizada utilizando um tanque de escala de bancada bidimensional em interface com um aparelho de túnel de vento de clima controlado. Tanto o tanque em escala de bancada e túnel de vento são instrumentados com várias tecnologias de sensores. O protocolo que se segue irá primeiro discutir a construção e preparação do tanque do solo, seguido por uma discussão do túnel de vento e a instrumentação de ambos. As dimensões do tanque, dimensões do túnel de vento, o número de sensores e tecnologia de sensor tipo apresentados podem ser modificados para atender às necessidades de um set-up experimental específico. O protocolo apresentado a seguir foi usado para estudar experimentalmente os efeitos da velocidade do vento sobre a evaporação bare-solo. 1. Construção e Preparação de Porous Media Tank Solo <ol><li> Corte um pedaço grande de 1,2 cm de espessura de vidro acrílico em cinco painéis individuais. Montar esses painéis em um tanque de solo de topo aberto com comprimento interno, largura e altura de 25, 9,1 e 55 centímetros, respectively. Vidro acrílico permite que os processos no subsolo para ser observado visualmente. </li><li> Desenhar uma grade 5 x 5, que é de 25 cm por 25 cm de cada uma das duas grandes placas de vidro (25 cm de comprimento e de altura 55 cm), conforme mostrado na Figura 1. Assegurar que cada quadrado dentro da grade tem uma área de 25 cm2 (Figura 1). A grade irá ser utilizado para o espaço adequadamente os sensores no interior do tanque do solo. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52704/52704fig1highres.jpg" width="700" /> Figura 1: Diagrama esquemático dianteiros e laterais vista para o tanque de solo utilizado para o set-up experimental (dimensões são em centímetros) (a) A vista frontal do tanque de solo exibindo o sistema de grade composta por vinte e cinco 5 cm x 5 cm. praças. (B) A vista lateral do tanque de solo, mostrando a temperatura instalado, umidade relativa e rede de sensores de umidade do solo como um funcção de profundidade. Note-se que os esquemas que não estão desenhadas à escala. <ol start="3"><li> Em um dos grandes planos de vidro, perfurar um total de vinte e cinco (1,9 centímetro ¾ de polegada) de diâmetro para os sensores de umidade do solo. <ol><li> Broca de cada furo no centro de cada quadrado da grelha com sede em Passo 1.2, de modo que os centros dos furos de dois quadrados adjacentes são 5 cm de distância; o primeiro conjunto de furos é de 2,5 cm abaixo do topo do tanque. Use torneiras dimensionadas adequadamente para cortar fios em cada um dos buracos criados recentemente. O espaçamento entre os sensores 5 centímetros assegura que cada sensor está fora do volume de amostragem do sensor seguinte mais próximo. </li></ol></li><li> Da mesma forma, perfurar e explorar um total de vinte e cinco 0,635 centímetros (¼ de polegada) de diâmetro no centro de cada caixa de grade criado durante a Etapa 1.2. Certifique-se de que o centro de cada buraco é espaçado cinco centímetros para além da primeira fila de orifícios localizada a 2,5 cm abaixo do topo do tanque do solo. O espaçamento entre os sensores 5 centímetros assegura que cada sensor está fora do volume de amostragem do sensor seguinte mais próximo. </li><li> No painel acrílico utilizado como o fundo do tanque, e toque broca um furo de diâmetro único ½ polegada no meio do painel. Cole um crivo de malha (mais fino do que os solos de ensaio a ser usada) sobre o orifício no lado interno do vidro. No lado externo do plano de fundo, instalar um cotovelo de 90 ° que está ligado a uma tubagem flexível com uma válvula ajustável. Esta válvula e tubulação é usado para drenar a água do tanque ao término de um experimento ou como uma maneira de instalar dispositivos de cabeça constantes para manter constantes níveis freáticos. </li><li> Use cola adesiva tipo naval ou polímero resistente à água semelhante para fixar e vedar o tanque em conjunto, como mostrado na Figura 1. Permitir que o adesivo a curar durante um dia. </li><li> Para levantar o tanque fora do chão e dar espaço para o cotovelo 90 ° (Figura 1), anexar duas peças adicionais de vidro acrílico 1,2 centímetros de espessura com length 12 cm e altura de 5 cm do fundo do tanque. </li></ol> 2. Construção e Preparação de clima controlado Túnel de Vento <ol><li> Construir a porção 215 centímetros de comprimento a montante do túnel de vento para fora do material de condutas de aço galvanizado rectangular que tem uma largura de 8,5 cm e uma altura de 26 cm. Rodeiam o exterior da conduta com isolamento de poliestireno. </li><li> Broca de um pequeno orifício no lado da conduta de trabalho perto da saída a jusante da porção a montante do túnel de vento para a inserção de um sensor de humidade relativa, temperatura (Figura 2). </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52704/52704fig2highres.jpg" width="700" /> Figura 2:. Completa experimental set-up, incluindo tanque, canalização, grade sensores (dimensões são em centímetros) Complete experimental set-up do aparelho túnel de vento e-tank solo combinado. O túnel de vento éelevada e fica nivelada com a superfície do tanque de solo. O tanque do solo é instrumentada com uma rede de sensores utilizados para medir uma variedade de sub-superfície e variáveis ​​atmosféricas. Os círculos da grade representam os locais para a inserção desses sensores. Um sistema de controlo de aquecimento e um ventilador de conduta em-linha são utilizados para controlar a temperatura e velocidade do vento, respectivamente. O tubo de pitot-estático é usado para medir a velocidade do vento. Todo o aparelho fica em uma escala de ponderação para obter um balanço de massa durante a experimentação. Note-se que o esquema não está desenhada à escala. <ol start="3"><li> Instalar cinco elementos de aquecimento por infravermelhos cerâmicos posicionados em paralelo dentro de um reflector ao longo do comprimento da porção a montante do túnel de vento. Conecte os elementos de aquecimento infravermelho para um sistema de controle de temperatura regulada por um sensor de temperatura infravermelho. </li><li> Construa a meados de secção do túnel de vento para fora de dois painéis de acrílico 1,2 centímetros de espessura, com um comprimento e altura de 25 cm e 26 cm, respectivamente.Perfurar dois 0,635 centímetros (¼ de polegada) de diâmetro num dos painéis secção intermédia para inserir a temperatura e / ou sensores de humidade e temperatura relativas nos locais mostrados na Figura 2. <ol><li> Fixar os painéis de acrílico para o topo das paredes laterais do tanque do solo (ou seja, painéis com dimensões 25 cm x 55 cm) usando uma fita adesiva forte, para assegurar que o túnel de vento e painéis tanque solo ficam nivelados um com o outro. </li></ol></li><li> Construir os primeiros 50 cm da porção a jusante do túnel de vento para fora do mesmo tamanho do material de condutas rectangulares descrito na etapa 2.1. No lado do terminal, reduzir o material condutas rectangular a uma conduta redonda 15,3 centímetros de diâmetro, com comprimento de 170 cm. Instale um amortecedor de aço galvanizado, utilizado para ajustar a velocidade do vento, na extremidade a jusante da conduta rodada de ajuda no controle da velocidade do vento. </li><li> Tal como no Passo 2.2, perfurar um furo de diâmetro 0,635 centímetros no lado de jusante da conduta rectangular perto da entrada para oinserção de um sensor de humidade relativa à temperatura. Perfurar um segundo furo de diâmetro 0,635 centímetro a partir do topo da conduta rectangular ao longo da linha de centro do túnel de vento. </li><li> Instalar um ventilador de conduta em-linha no meio da conduta arredondada (isto é, 85 centímetros a jusante de redução descrito no Passo 2.4) orientados para expelir o ar a partir da porção a jusante do túnel de vento. Interface com o ventilador com um controlador de velocidade variável para um controle mais preciso de frequência de rotação e, como velocidade do vento resultado. </li><li> Use o material de soldagem e estantes ajustáveis ​​para elevar e proteger o aparelho de túnel de vento. Garantir que o fundo das condutas a montante e a jusante estão niveladas com a parte superior do tanque de solo (figura 2). </li></ol> 3. Instalação de Sensores <ol><li> Antes da montagem no interior do tanque do solo, fixar cada humidade do solo e o sensor de temperatura dentro de um alojamento com rosca NPT (1,9 cm e 0,635 centímetros caixas, respectivamente) e SEal com selante piscando para evitar a intrusão de umidade. Não utilize produtos selantes à base de silicone, pois podem interferir com a eletrônica dentro de alguns sensores. Curar os sensores de aproximadamente uma semana. </li><li> Antes da instalação no tanque do solo, calibrar os sensores de humidade do solo de acordo com o método de mistura de dois pontos α desenvolvido por Sakaki et 12 al.,. </li><li> Enrole os fios de cada habitação NPT com fita encanadores antes da instalação no tanque para ajudar a fornecer uma melhor vedação entre a rosca NPT e vidro acrílico. </li><li> Instale um total de 25 umidade e temperatura do solo sensores cada horizontalmente através das paredes do tanque nos locais indicados no Passo 1.2. Torça os cabos dos sensores em sincronia com o NPT montagem / habitação de modo a não danificar a fiação interna dentro dos cabos. Não excesso de binário os NPTs de modo a impedir que o vidro de rachar. Ligue os sensores de umidade do solo e sensores de temperatura para os seus dados designadasmadeireiros. </li><li> Instalar três sensores de humidade e temperatura relativas na superfície do solo, a distâncias de 2,5, 12,5 e 21,5 cm do bordo de ataque do tanque. Colocar os sensores em bom contacto com a superfície do solo de modo a que as leituras de humidade relativa reflectir as condições na superfície do solo em vez de o ar circundante. Ligue os sensores para registradores de dados. </li><li> Para obter a temperatura de ar necessária e medições de humidade relativa na atmosfera, instalar sensores de humidade e temperatura relativas na secção de fluxo livre do túnel de vento, utilizando os furos perfurados através das secções a montante e a jusante do túnel de vento, bem como os painéis. </li><li> Instale um tubo de pitot-estático diretamente a jusante do reservatório do solo através do 0,635 centímetros buraco perfurado no topo da seção de túnel de vento a jusante. Segurar o tubo pitot-estático a uma altura de 13 cm do chão da secção. Ligue o tubo de pitot-estático a um transdutor de pressão diferencial. </li><li> CalibratÊ O transdutor de pressão diferencial. A pressão dinâmica medidas tubo pitot-estática, que é definida como a diferença da estagnação e pressões estáticas. O diferencial de pressão é interpretado pelo transdutor de pressão como um diferencial de tensão. <ol><li> Medir a tensão sob condições de fluxo não há (tensão deve ser aproximadamente igual a 0) e para o fluxo de uma pressão dinâmica conhecido; isto permite uma relação linear para ser estabelecida entre a pressão dinâmica e tensão. Determinar a velocidade do vento, aplicando a equação de Bernoulli: <img alt="Equação 1" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/52704/52704eq1.jpg" width="100" /> (1) onde V (m / seg) é a velocidade do vento, dinâmica P (Pa) é a pressão dinâmica, e ρ (kg / m 3) é a densidade do ar. </li><li> Compare a velocidade calculada usando a Equação (1) com outro dispositivo de medição. Aqui, comparar os diferenciais tubo tra pressão pitot-estáticonsducer com Laser Doppler velocimetria (LDV) medidas que tem uma precisão de ± 0,01 m / seg. Nota: Um resumo de sensores empregados e suas frequências de amostragem associados podem ser encontrados na Tabela 1 Para obter as especificações do sensor e outras informações, consulte a materiais anexos / lista de equipamentos.. </li></ol></li></ol><table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Sensor </td><td> As medições do sensor </td><td> Número de sensores empregados em aparato experimental </td><td> Sensor Frequência de Amostragem (min) </td></tr><tr><td> EC-5 </td><td> Umidade do solo </td><td> 25 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> ECT </td><td> Solo / temperatura do ar </td><td> 25 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> SH-1 </td><td> Propriedades térmicas </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> EHT </td><td> Humidade relativa / temperatura </td><td&gt; 5 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Câmera infravermelha </td><td> A temperatura da superfície / evaporação </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> Câmera digital </td><td> Visualização da frente de secagem </td><td> 1 </td><td> 60 </td></tr><tr><td> Tubo de Pitot estático </td><td> A velocidade do vento </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Escala de medição de peso </td><td> Taxa cumulativa de evaporação / evaporação </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr></tbody></table> Tabela 1: Resumo dos sensores utilizados na parte experimental da presente estudo. 4. Embale o solo do tanque e se preparar para o início do experimento <ol><li> Antes da embalagem com o tanque do solo, testar a sua integridade através da realização de um ensaio de fugas. Encha o tanque com água e esperar por 4-6 horas para assegurar que não há vazamentos na estrutura ou sensores desenvolveram. <ol><li> Se os vazamentos desenvolver, drenar o tanque, deixe-o secar durante a noite e corrigir os vazamentos usando a mesma marine adesiva utilizada durante a construção original. Se não há vazamentos de desenvolver, drenar o tanque do solo e se preparar para as etapas abaixo. </li></ol></li><li> Determinar o volume total do tanque com sensores no lugar. Preencher cuidadosamente o reservatório de água com uma proveta graduada, certificando-se de registrar a quantidade de água adicionada. Converter o volume total registado para centímetros cúbicos para utilizao no passo 4.5. </li><li> Obter solo seco para embalar o tanque de solo. Caracterizar as propriedades hidráulicas e térmicas do solo seleccionado separadamente de acordo com os métodos discutidos em Smits et al. 11 </li><li> Cuidadosamente wet-embalar o tanque de solo usando solo e água deionizada. <ol><li> Para molhar a embalar o tanque do solo, primeiro derramar aproximadamente 5 cm de água no tanque. Lentamente, adicionar solo seco para a água no tanque, usando uma colher, em incrementos de 2,5 centímetros de profundidade. Registar o peso da areia adicionado durante cada elevador para a porosidade da embalagem do solo pode ser calculada. </li><li> Após a conclusãode cada camada, toque repetidamente nas paredes do reservatório, usando um martelo de borracha, 100-200 vezes, para obter uma densidade uniforme. Enquanto tocando, evitar o contacto com os sensores e os fios do sensor. A utilização de dispositivos de vibração devem ser evitadas de modo a não danificar a rede de sensores sensíveis. </li></ol></li><li> Após a conclusão da embalagem do tanque, juntos soma dos pesos de cada camada de solo (ver Passo 4.4), para obter a massa total do solo. Dividir a massa total por a densidade aparente do solo (por exemplo, a densidade da areia de quartzo é 2,65 g / cm 3) para determinar o volume da areia (V s, 3 cm). Calcula-se a porosidade (η, m 3 / m 3) do solo no tanque de acordo com: <img alt="Equação 2" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/52704/52704eq2.jpg" width="100" /> (2) onde (V T, m 3) é o volume total do tanque vazio determinada no passo 4.2. </li> &lt;li&gt; Uma vez que o tanque esteja completamente embalado, colocar uma tampa de plástico, tais como Saran Wrap sobre o tanque até que a experiência está pronto para começar a prevenir o aparecimento de evaporação. </li><li> Coloque o tanque numa escala de ponderação para monitorizar a perda de água cumulativa que por sua vez pode ser utilizado para calcular a taxa de evaporação. </li><li> Calcula-se a taxa de evaporação horária dividindo a perda de peso por hora ao produto da densidade da água e da área da secção transversal da superfície de evaporação. </li></ol> 5. Inicie o Experimento e iniciar a recolha de dados <ol><li> Uma vez que o set-up está completo, determinar as condições atmosféricas desejados (temperatura, velocidade do vento). Certifique-se de que os registradores de dados e outros sistemas de aquisição de dados são ligada e definida para os intervalos de amostragem corretas (por exemplo, a cada 10 min). </li><li> Inicie o sistema de ventilação e controle de temperatura. Permitir que as condições climáticas-se equilibrar antes de remover a tampa de plástico na superfície dos stanque de combustível. Executar o ensaio durante o período de tempo desejado (por exemplo, 15 dias). </li></ol>

<ol>
	<li>Verstraete, M. M., Schwartz, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desertification+and+global+change.">Desertification and global change.</a> Vegetatio. 91, 3-13 (1991).</li><li>Warren, A., Adams, W. M., Goudie, A. S., Orme, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desertification.">Desertification.</a> The Physical Geography of Africa. , 342-355 (1996).</li><li>Katata, G., Nagai, H., Ueda, H., Agam, N., Berliner, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+land+surface+model+including+evaporation+and+adsorption+processes+in+the+soil+for+the+land-air+exchange+in+arid+regions.">Development of a land surface model including evaporation and adsorption processes in the soil for the land-air exchange in arid regions.</a> J. Hydrometeorol. 8, 1307-1324 (2007).</li><li>Davarzani, H., Smits, K. M., Tolene, R., Illangasekare, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+the+effect+of+wind+speed+on+evaporation+from+soil+through+integrated+modeling+of+atmospheric+boundary+layer+and+shallow+subsurface.">Study of the effect of wind speed on evaporation from soil through integrated modeling of atmospheric boundary layer and shallow subsurface.</a> Water Resour. Res. 50, (2014).</li><li>Heitman, J. L., Horton, R., Ren, T., Nassar, I. N., Davis, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+test+of+coupled+soil+heat+and+water+transfer+prediction+under+transient+boundary+temperatures.">A test of coupled soil heat and water transfer prediction under transient boundary temperatures.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 72 (5), 1197-1207 (2008).</li><li>Gurr, C. G., Marshall, T. J., Hutton, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movement+of+water+in+soil+due+to+a+temperature+gradient.">Movement of water in soil due to a temperature gradient.</a> Soil Sci. 74, 335-345 (1952).</li><li>Nassar, I. N., Horton, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+transport+in+unsaturated+non-isothermal+salty+soil:+experimental+results.">Water transport in unsaturated non-isothermal salty soil: experimental results.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 53, 1323-1363 (1989).</li><li>Prunty, L., Horton, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steady-state+Temperature+Distribution+in+Nonisothermal+unsaturated+closed+soil+cells.">Steady-state Temperature Distribution in Nonisothermal unsaturated closed soil cells.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 58, 1358-1363 (1994).</li><li>Bachmann, J., Horton, R., Ren, T., van der Ploeg, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+thermal+properties+of+four+wettable+and+four+water-repellent+soils.">Comparison of the thermal properties of four wettable and four water-repellent soils.</a> Soil Sci. Soc. Am. J. 65 (6), 1675-1679 (2001).</li><li>Smits, K. M., Sakaki, T., Limsuwat, A., Illangasekare, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+conductivity+of+sands+under+varying+moisture+and+porosity+in+drainage-wetting+cycles.">Thermal conductivity of sands under varying moisture and porosity in drainage-wetting cycles.</a> Vadose Zone J. 9, 1-9 (2010).</li><li>Sakaki, T., Limsuwat, A., Smits, K. M., Illangasekare, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Empirical+two-point+&#945;-mixing+Model+for+calibrating+the+ECH2O+EC-5+soil+sensor+in+sands.">Empirical two-point &#945;-mixing Model for calibrating the ECH2O EC-5 soil sensor in sands.</a> Water Resources Research. 44, W00D08 (2008).</li><li>Shokri, N., Lehmann, P., Or, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaporation+from+layered+porous+media.">Evaporation from layered porous media.</a> J. Geophys. Res. 115, B06204 (2010).</li><li>Van Brakel, J., Mujumdar, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+transfer+in+convective+drying.">Mass transfer in convective drying.</a> Advances in Drying. 1, 217-267 (1980).</li><li>Yiotis, A. G., Subos, A. G. B. o. u. d. o. u. v. i. s. A. K., Tsimpanogiannis, I. N., Yortsos, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+liquid+films+on+the+drying+of+porous+media.">The effect of liquid films on the drying of porous media.</a> AIChE J. 50, 2721-2737 (2004).</li><li>Ishihara, Y., Shimojima, E., Harada, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+vapor+transfer+beneath+bare+soil+where+evaporation+is+influenced+by+a+turbulent+surface+wind.">Water vapor transfer beneath bare soil where evaporation is influenced by a turbulent surface wind.</a> J. Hydrol. 131 (1-4), 63-104 (1992).</li><li>Lehmann, P., Assouline, S., Or, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristic+lengths+affecting+evaporative+drying+of+porous+media.">Characteristic lengths affecting evaporative drying of porous media.</a> Phys. Rev. E. 77 (5 Pt 2), 056309 (2008).</li><li>Trautz, A. C., Smits, K. M., Schulte, P., Illangasekare, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensible+heat+balance+and+heat-pulse+method+applicability+to+in+situ+soil-water+evaporation.">Sensible heat balance and heat-pulse method applicability to in situ soil-water evaporation.</a> Vadose Zone J. 13, (2014).</li></ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

O objectivo deste protocolo foi desenvolver um aparelho experimental e procedimentos associados para a geração de dados de resolução espacial e temporal elevados necessários para estudar interações terra-atmosfera em relação ao calor e processos de transferência de massa. O aparelho experimental descrito consistiu de um tanque de solo e um túnel de vento pequeno, ambos os quais foram equipados com uma matriz de sensores para a medição de variáveis ​​pertinentes do solo e na atmosfera (por exemplo,<...

Entender a interação entre a terra ea atmosfera é fundamental para a nossa compreensão de muitos problemas do mundo atual, tais como vazamento de dióxido de carbono geologicamente retido no solo, alterações climáticas, água e abastecimento de alimentos, a detecção precisa de minas terrestres, bem como a reabilitação das águas subterrâneas e do solo. Além disso, as principais trocas de calor e de água que impulsionam condições meteorológicas global e regional ocorrem na superfície da Terra. Muitos fenómenos meteorológicos e climáticos (por exemplo, furacões, El Ni &amp; # 241; o, secas, etc.) são principalmente impulsionadas por processos associados atmosférico-terra interações de superfície 1. Como mais de metade da superfície terrestre na Terra é árido ou semi-árido 2-4, descrevendo com precisão o ciclo da água nessas regiões, com base em calor e trocas de água entre o ar atmosférico e superfície do solo é fundamental para melhorar a nossa compreensão da as questões acima mencionadas,particularmente em regiões vulneráveis ​​à seca prolongada e desertificação. No entanto, apesar de décadas de pesquisas, ainda permanecem muitas lacunas de conhecimento na compreensão atual de como a subsuperfície rasa ea atmosfera interagem 5. Processos de transporte que envolvem água em estado líquido, vapor de água e calor no solo são dinâmicas e fortemente acoplado com respeito às interações com o solo e aplicadas condições de contorno (ou seja, temperatura, umidade relativa, radiação térmica). Modelos de transferência de calor e massa numéricos comumente simplificar ou ignorar um número dessas complexidades, devido em parte à falta de testes e refinamento das teorias existentes resultantes de uma escassez de dados de resolução espacial e temporal elevados. Os conjuntos de dados desenvolvidos para validação do modelo são muitas vezes falta informação atmosférica ou subsuperfície crítico para testar as teorias corretamente, resultando em modelos numéricos que não conta corretamente para importaçãoprocessos de formigas ou dependem da utilização de parâmetros pobremente entendidos que são ajustados ou adaptados ao modelo. Esta abordagem é amplamente utilizado devido à sua simplicidade e facilidade de uso e tem em algumas aplicações mostradas muito mérito. No entanto, esta abordagem pode ser melhorado através de uma melhor compreensão da física por trás dessas &quot;parametrizações aglomeradas&quot; através da realização de experimentos bem controlados sob condições transitórias que são capazes de testes de transferência de calor e água teoria 6. Experimentação cuidadosa no laboratório permite que os conjuntos de dados de precisão a ser gerada, que pode subsequentemente ser utilizado para validar modelos numéricos. Os dados disponíveis a partir de locais de campo são muitas vezes incompleta e dispendioso de obter, e o grau de controlo necessários para se obter uma compreensão fundamental do processo e para gerar dados para validação do modelo pode ser considerada inadequada, em alguns casos. Experimentação laboratorial de fenômenos naturais, como a evaporação do solo permite atmosatmosférico condições (ou seja, temperatura, umidade relativa, velocidade do vento) e as condições de solo (ou seja, tipo de solo, a porosidade, a configuração de embalagem) deve ser cuidadosamente controlada. Muitas técnicas de laboratório usados ​​para estudar a evaporação do solo e propriedades térmicas e hidráulicas do solo usar amostragem destrutiva 7-10. Métodos de amostragem destrutivos exigir que uma amostra de solo ser descompactado para obter dados de ponto, impedindo a medição do comportamento transitório e perturbando propriedades físicas do solo; esta abordagem introduz erro e incerteza para os dados. Medidas não destrutivas, como o método aqui apresentado, para permitir a determinação mais precisa e estudo da interdependência das propriedades do solo e processa 11. O objetivo deste trabalho é desenvolver um aparelho tanque de solo e protocolo associado para a geração de dados de resolução espacial e temporal elevados relativos aos efeitos das mudanças na atmosfera e condições de subsuperfície sobreevaporação bare-solo. Para este trabalho, um túnel de vento pequeno capaz de manter uma velocidade de vento constante e temperatura é ligada a um aparelho de tanque de solo. O túnel de vento e tanque de solo são instrumentados com um conjunto de tecnologias estado da arte de sensores para coleta de dados autônoma e contínua. A velocidade do vento é medida usando um aço de pitot-estático tubo de aço inoxidável ligada a um transdutor de pressão. Temperatura e umidade relativa do ar são monitorados na atmosfera utilizando dois tipos de sensores. De humidade relativa e temperatura também são monitorizados a superfície do solo. Sensores na medida subsuperficial do solo umidade e temperatura. As medidas do peso do aparelho de tanque são utilizados para determinar a evaporação através de um balanço de massa de água. Para demonstrar a aplicabilidade deste aparelho experimental e protocolo, apresentamos um exemplo de evaporação bare-solo sob diferentes condições de velocidade do vento. O tanque de solo, embalado de forma homogénea com uma areia bem caracterizado, foi inicialmente totalmente saturated e deixou-se evaporar livremente sob condições atmosféricas cuidadosamente controladas (temperatura, velocidade do vento).

<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.

O objetivo do experimento apresentado aqui foi estudar o efeito da velocidade do vento na evaporação do solo nu. Propriedades-chave do solo de teste utilizado no presente estudo estão resumidos na Tabela 2. Uma série de experiências foram realizadas em diferentes condições de contorno que na superfície do solo (ou seja, a velocidade do vento e da temperatura) foram aplicados (Tabela 3). Embora quatro experiências em diferentes velocidades de vento e as temperaturas for...

Watch this Scientific Journal Video about Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface at JoVE.com

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

Um protocolo para a concepção e construção de um tanque de solo interface com uma pequena clima controlado túnel de vento para estudar os efeitos de forçantes atmosféricas sobre a evaporação é apresentado. Tanto o tanque de solo e túnel de vento são instrumentados com tecnologias de sensores para a medição in situ contínua das condições ambientais.

Explorando os efeitos de forçantes atmosféricas sobre evaporação: Integração Experimental da Camada Limite Atmosférica e Raso Subsurface

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

exploring-effects-atmospheric-forcings-on-evaporation-experimental

Research

JoVE Journal

Environment

8.6K visualizações.  Colorado School of Mines.  Um protocolo para a concepção e construção de um tanque de solo interface com uma pequena clima controlado túnel de vento para estudar os efeitos de forçantes atmosféricas sobre a evaporação é apresentado. Tanto o tanque de solo e túnel de vento são instrumentados com tecnologias de sensores para a medição in situ contínua das condições ambientais. 

Vídeo: 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.

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

Ambiente

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.

Laboratório de Simulação de um ferro (II) rico em Precambrian Marinha Ressurgência do sistema para explorar o crescimento de bactérias fotossintéticas

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).

Extração e caracterização de surfactantes de aerossóis atmosféricos

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.

Métodos de processamento de dados para a imagem latente de sísmica 3D da subsuperfície vulcões: aplicações para o basalto de inundação de Tarim

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.

Métodos experimentais de poeira e mobilização sobre superfícies com exposição à radiação ultravioleta ou Plasmas de

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.

Determinação da taxa de sedimentação de argila/cianobactérias Floccules

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 Técnicas de hibridização para amostras de Coral adultas parafina

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.

Amostragem, classificação e caracterização Microplastics em ambientes aquáticos com cargas de sedimentos suspensos altos e grandes destroços flutuantes

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.

Concepção e utilização de aparelhagem para quantificar a suspensão bivalves alimentação no mar

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.

Um protocolo Experimental para estudar efeitos Mineral sobre transformações hidrotermais orgânicos

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