Bu araştırma ABD Ordusu Araştırma Bürosu Ödülü W911NF-04-1-0169, Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Merkezi (ERDC) ve Ulusal Bilim Vakfı Hibe KULAK 1029069 tarafından finanse edildi. Lisans Araştırma Bir Yaz Programları Colorado School of Mines dan hibe yoluyla ek olarak, bu araştırma desteklenmiştir. Yazarlar katkılarından dolayı Ryan Tolene ve Paul Schulte teşekkür etmek istiyorum.

Not: Laboratuvar testleri iklim kontrollü rüzgar tüneli aparatı ile arabirim iki boyutlu tezgah ölçekli tankı kullanılarak yapılır. Tezgah ölçekli tankı ve rüzgar tüneli Hem çeşitli sensör teknolojileri ile Enstrümante edilir. Aşağıdaki protokol ilk rüzgar tünelinin bir tartışma ve hem enstrümantasyon ardından inşaat ve toprak tankı hazırlanması, tartışacağız. sunulan tankı boyutları, rüzgar tüneli boyutları, sensörler sayısı ve sensör teknolojisi türü, belirli bir deneysel set-up ihtiyaçlarına göre değiştirilebilir. Aşağıda sunulan protokol deneysel çıplak toprak buharlaşma rüzgar hızı etkilerini incelemek için kullanılmıştır. 1. İnşaat ve Gözenekli Ortam Toprak Tank hazırlanması <ol><li> Beş ayrı bölmeye 1.2 cm kalınlığında akrilik cam büyük bir parça kesin. İç uzunluk, genişlik ve 25 yüksekliği, 9.1 ve 55 cm, solunum ile üstü açık bir toprak tankına bu bölmeleri birleştirinectively. Akrilik cam yeraltında işlemler görsel olarak gözlemlenmiştir sağlar. </li><li> . Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi iki büyük cam bölmeleri (uzunluk 25 cm ve yüksekliği 55 cm) her birine 25 cm 25 cm olan bir 5 x 5 ızgara çizmek ızgara içinde her kare 25 cm 2 lik bir alana sahip olduğundan emin olun (Şekil 1). Izgara toprak tankı içinde düzgün uzay sensörleri için kullanılacaktır. </li></ol><img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/52704/52704fig1highres.jpg" width="700" /> Şekil 1: Deney set-up (boyutlar santimetre olan) için kullanılan toprak tankı şematik ön ve yan görünümleri (a) yirmi beş 5 cm x 5 cm oluşan ızgara sistemini görüntüleyen toprak tankının ön görünümü. kareler. (B) toprak tankının yandan görünüşüdür, bir fonksiyon olarak monte sıcaklık, bağıl nem ve toprak nem sensörü ağını gösterenderinlik tion. Şemadaki ölçekli çizilmiş unutmayın. <ol start="3"><li> Büyük cam uçaklardan birinde, yirmi beş 1.9 cm (¾ inç) toprak nem sensörleri çaplı deliklerin toplam matkap. <ol><li> İki bitişik kareler delik merkezleri 5 cm arayla böylece adım 1.2 kurulan ızgara her karenin merkezinde her delik delin; deliklerin ilk seti, tankın üst altında 2.5 cm&#39;dir. Yeni oluşturulan deliklerin her birine Konuları kesmek için uygun boyutta muslukları kullanın. Sensörler arasındaki 5 cm boşluk her sensör sonraki en yakın sensör örnekleme hacminin dışında olmasını sağlar. </li></ol></li><li> Benzer şekilde, matkap ve Adım 1.2 sırasında oluşturulan her grid kutunun merkezinde yirmi beş 0.635 cm (¼ inç) çapında delik toplam dokunun. Her deliğin merkezi 2,5 cm toprak tankın üst altında bulunan deliklerin ilk satır ile 5 cm aralıklı olduğundan emin olun. Sensörler arasındaki 5 cm boşluk her s sağlarensor sonraki en yakın sensör örnekleme hacminin dışında. </li><li> Ve tank, matkap alt olarak kullanılan akrilik bölmesinde bölmesinin ortasında tek ½ inç çapında delik dokunun. Camın iç tarafında delik üzerine (kullanılacak test topraklarda daha daha ince) bir örgü ekranı Tutkal. Taban düzleminin dış tarafında, bir ayarlanabilir valf ile esnek bir boruya bağlı olan 90 ° &#39;lik bir dirsek gerekmektedir. Bu vana ve boru bir denemenin sona ermesi ya da sabit su tablası derinlikleri korumak için sürekli kafa aygıtları yüklemek için bir yol olarak tanktan suyu tahliye etmek için kullanılır. </li><li> . Denizci türü tutkal ya da eklemek ve Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi birlikte tankı mühür benzeri su geçirmez polimer yapışkan kullanın yapışkan bir gün boyunca tedavi etmek için izin verin. </li><li> Lengt 1.2 cm kalınlığında akrilik cam iki ek parçaları takmak, zeminin kapalı tankı yükseltmek ve 90 ° dirsek oda (Şekil 1) yapmak içintankın tabanına saat 12 cm, yükseklik 5 cm. </li></ol> 2. İnşaat ve İklim Kontrollü Rüzgar Tüneli hazırlanması <ol><li> 8.5 cm genişliğinde ve 26 cm yüksekliğe sahip dikdörtgen galvanizli çelik kanal malzemeden rüzgar tünelinin 215 cm uzunluğunda üst kısmını oluşturun. Polistiren izolasyonlu kanal dışında Surround. </li><li> Bir nispi nem sıcaklık sensörünün yerleştirilmesi için rüzgar tünelinin yukan bölümünün alt baş çıkışına yakın kanal işlerinin tarafında küçük bir delik delin (Şekil 2). </li></ol><img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52704/52704fig2highres.jpg" width="700" /> Şekil 2:. Tankı, havalandırma kanalları, sensörler ızgara (boyutlar santimetre olan) da dahil olmak üzere komple deney set-up, kombine rüzgar tüneli ve toprak-tank aygıtının deney düzeneği yukarı tamamlayın. rüzgar tüneli olanyükseltilmiş ve toprak tankın yüzeyi ile aynı hizada durur. Toprak tankı yeraltı ve atmosferik değişkenlerin çeşitli ölçmek için kullanılan sensör ağı ile Enstrümante edilir. Izgara çevreler bu sensörlerin takılması için yerleri temsil ederler. Bir ısıtma kontrol sistemi ve bir in-line kanal fanı, sırasıyla, sıcaklık ve rüzgar hızını kontrol etmek için kullanılır. Pitot-statik tüpü rüzgar hızını ölçmek için kullanılır. Tüm cihaz deney sırasında bir kütle dengesi elde etmek için bir ağırlık ölçekte oturur. Şema ölçekli biçimde çizilmiş çizilmemiştir dikkat edin. <ol start="3"><li> Rüzgar tünelinin yukan bölümünün uzunluğu boyunca bir reflektör dahilinde gruplar halinde paralel olarak yerleştirilmiş olan beş tane seramik kızılötesi ısıtma elemanları takın. Kızılötesi sıcaklık sensörüyle düzenlenen bir ısı kontrol sistemi ile kızıl ötesi ısıtma elemanları bağlayın. </li><li> Sırasıyla 25 cm ve 26 cm arasında bir uzunluğa ve yüksekliğe sahip iki 1.2 cm kalınlığında akrilik panel üzerinden rüzgar tünelinin orta bölümü oluşturmak.Şekil 2&#39;de gösterilen yerle sıcaklık ve / veya bağıl nem sıcaklık sensörleri eklemek için orta bölüm, panellerin birinde iki 0,635 cm (¼ inç) çaplı delik delin. <ol><li> Toprak tankı yan duvarların üstüne akrilik panelleri sabitleyin (yani boyutlar 25 cm x 55 cm paneller), güçlü bir yapışkan bant kullanılarak rüzgar tüneli ve toprak deposu panelleri birbirine aynı hizada oturup sağlamak. </li></ol></li><li> Aşama 2.1&#39;de tarif edilen aynı boyutta dikdörtgen kanal malzemeden rüzgar tünelinin akış aşağı kısmının ilk 50 cm Construct. Sonlandırma tarafında, 170 cm uzunluğunda bir 15.3 cm çapında yuvarlak kanala dikdörtgen ducting malzemeyi azaltır. Bir galvanizli çelik damperi yükleyin, rüzgar hızı kontrolü yardım yuvarlak kanalının kadar aşağı ucunda, rüzgar hızlarını ayarlamak için kullanılır. </li><li> Adım 2.2 olduğu gibi, için girişine yakın aşağı dikdörtgen kanalın yan bir 0.635 cm çapında delikbir nispi nem sıcaklık sensörünün yerleştirilmesi. Rüzgar tünelinin merkez çizgisi boyunca dikdörtgen kanal üstten ikinci 0.635 cm çapında bir delik delin. </li><li> Yuvarlak kanal ortasında bir in-line kanal fanı takın (yani Aşama 2.4 açıklanan azaltma aşağı 85 cm) odaklı rüzgar tüneli aşağı kısmından havayı dışarı atmak için. Dönme frekansı daha hassas kontrol ve sonuç rüzgar hızı gibi değişken hız kontrolörü ile fan Arabirim. </li><li> Yükseltmek ve rüzgar tüneli aparatı sabitlemek için kaynaklanmasına malzeme ve ayarlanabilir raf üniteleri kullanın. Memba ve mansap ductwork alt toprak tankı (Şekil 2) üst ile aynı hizada olduğundan emin olun. </li></ol> Sensörler 3. Kurulum <ol><li> Toprak tankın içindeki kurulum öncesinde, dişli NPT yuva içinde her toprak nemi ve sıcaklık sensörü sabitleyin (1.9 cm ve 0.635 cm sırasıyla gövdeleri,) ve seYanıp sönen dolgu ile al nem saldırı önlemek için. Bazı sensörler içinde elektronik müdahale gibi silikon bazlı mastik ürünleri kullanmayın. Yaklaşık bir hafta için sensörler Cure. </li><li> Önceki toprak tankında yükleme, Sakaki ve ark., 12 tarafından geliştirilen iki noktası α karıştırma metoda uygun olarak toprak nem sensörleri kalibre edin. </li><li> NPT parçacığı ve akrilik cam arasında daha iyi bir sızdırmazlık sağlamak yardımcı olmak için depodaki kurulum öncesinde tesisatçılar bant ile her NPT konut konuları sarın. </li><li> Yatay Adım 1.2 tartışılan yerlerde tankın duvarları üzerinden 25 toprak nem ve sıcaklık sensörleri her toplam yükleyin. Kabloların içindeki iç tesisatına zarar etmeyecek şekilde NPT uydurma / konut ile senkronize sensör kablolarını çevirin. Aşırı-tork NBTS çatlamasını önlemek camı etmeyin kadar. Onların belirlenen verilere toprak nem sensörleri ve sıcaklık sensörleri bağlayınlogger. </li><li> Tankın ön kenarından 2.5, 12.5 ve 21.5 cm mesafelerde toprak yüzeyinde 3 bağıl nem-sıcaklık sensörleri takın. Bağıl nem değerleri toprak yüzeyine yerine çevredeki havada koşullarını yansıtacak şekilde toprak yüzeyi ile iyi temas sensörleri yerleştirin. Veri kaydedicileri için sensörler bağlayın. </li><li> Atmosferdeki gerekli hava sıcaklığı ve bağıl nem ölçümleri elde etmek için, rüzgar tüneli memba ve mansap bölümlerinde yanı sıra paneller aracılığıyla delinmiş delikleri kullanarak, rüzgar tünelinin serbest akış bölümünde bağıl nem-sıcaklık sensörleri yükleyin. </li><li> Aşağı rüzgar tüneli bölümünün üst delinmiş 0.635 cm delikten toprak tankının doğrudan aşağı bir pitot-statik tüpü takın. Bölümün zeminden 13 cm bir yükseklikte en pitot-statik tüp tutun. Diferansiyel basınç dönüştürücü için pitot-statik tüpü takın. </li><li> KALİBRdiferansiyel basınç sensörü e. durgunluk ve statik basınçlar farkı olarak tanımlanan pitot-statik tüpü ölçer dinamik basınç. basınç farkı, bir gerilim farkı olarak basınç dönüştürücü tarafından yorumlanır. <ol><li> Akış koşulları altında gerilim (voltaj 0 yaklaşık olarak eşit olmalıdır) ve bilinen bir dinamik basınç akışı ölçün; Bu doğrusal ilişki dinamik basıncı ve gerilim arasında kurulacak sağlar. Bernoulli denklemini uygulayarak rüzgar hızı belirleyin: <img alt="Denklem 1" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/52704/52704eq1.jpg" width="100" /> (1) V (m / sn) rüzgar hızı, P dinamik (Pa) dinamik basınç ve ρ (kg / m 3) olduğu havanın yoğunluğudur. </li><li> (1) Başka bir ölçüm cihazı ile birlikte Denklemi kullanılarak hesaplanan hız karşılaştırın. Burada, pitot-statik tüpü fark basınç tra karşılaştırmakLazer Doppler (LDV) ± 0.01 m / sn bir doğruluk vardır ölçümlerle nsducer. Istihdam sensörler ve bunların ilişkili örnekleme frekansları bir özeti Tablo 1&#39;de bulunabilir sensör özelliklerine ve diğer bilgiler için kapalı malzemeler / ekipman listesine bakınız. Not. </li></ol></li></ol><table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Algılayıcı </td><td> Sensör Ölçümleri </td><td> Deneysel Cihazında istihdam Sensörler sayısı </td><td> Sensör Örnekleme Frekansı (dk) </td></tr><tr><td> EC-5 </td><td> Toprak nemi </td><td> 25 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> ECT </td><td> Toprak / hava sıcaklığı </td><td> 25 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> SH-1 </td><td> Termal özellikler </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> EHT </td><td> Bağıl nem / sıcaklık </td><td&gt; 5 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Kızılötesi kamera </td><td> Yüzey sıcaklığı / buharlaşma </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> Dijital kamera </td><td> Kurutma ön görselleştirme </td><td> 1 </td><td> 60 </td></tr><tr><td> Pitot statik tüpü </td><td> Rüzgar hızı </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr><tr><td> Ağırlık ölçekli </td><td> Toplu buharlaşma / buharlaşma oranı </td><td> 1 </td><td> 10 </td></tr></tbody></table> Tablo 1: Bu çalışmada, deney kısmında kullanılan sensörlerin özeti. 4. Toprak Tank Paketi ve Deney Start hazırlayın <ol><li> Toprakla tankı ambalaj önce, bir kaçak testi uygulayarak bütünlüğünü test edin. Su ile doldurun ve yapı ya da sensörler hiçbir sızıntı geliştirdik emin olmak için 4-6 saat bekleyin. <ol><li> Sızıntı ortaya çıkarsa, tankı boşaltmak, bu gecede kurumasını bekleyin ve aynı m kullanarak kaçakları düzeltmeközgün inşaat sırasında kullanılan arine yapıştırıcı. Sızıntı ortaya çıkarsa, toprak deposunu boşaltmak ve aşağıdaki adımları hazırlamak. </li></ol></li><li> Yerinde sensörler ile tank toplam hacmi belirleyin. Dikkatle eklenen su miktarını kaydetmek için emin olun, bir dereceli silindir kullanarak su ile doldurunuz. Adım 4.5 kullanılmak üzere santimetre küp kaydedilen toplam hacmi dönüştürün. </li><li> Toprak tankı paketi kuru toprağı edinin. Ayrıca Smits ve diğerleri açıklanan yöntemlere uygun olarak, seçilen toprak hidrolik ve termal özelliklerini karakterize. 11 </li><li> Dikkatle toprak ve deiyonize su kullanarak toprak tankı ıslak paketi. <ol><li> Toprak tankı ıslak-paketi, ilk olarak tankın içine su yaklaşık 5 cm dökün. Yavaş yavaş 2.5 cm derinliğinde artışlarla, bir kepçe kullanarak, depodaki suyun kuru toprak ekleyin. Toprak ambalaj gözenekliliği hesaplanabilir böylece her asansörün sırasında eklenen kum ağırlığını kaydedin. </li><li> Bitmesi uzerineHer katmanın, art arda boyunca muntazam bir yığın yoğunluğu elde etmek, bir lastik tokmak, 100-200 kez kullanarak tankı duvarları dokunun. Dokunarak ederken, sensörler ve sensör telleri ile temastan kaçının. duyarlı sensörler ağa zarar vermemek için titreşim cihazların kullanımından kaçınılmalıdır. </li></ol></li><li> Her toprak tabakası ağırlıkları araya toplamak, tankı ambalaj tamamlanmasından sonra toprağın toplam kütlesi elde etmek için (Adım 4.4). Toprağın kütle yoğunluğu, toplam kitle bölün kum hacmini belirlemek (örneğin kuvars kumu kütle yoğunluğu 2.65 g / cm3 olan) (V s, cm3). Göre olan tankın toprağın gözeneklilik (η, m3 / m3) hesaplayın: <img alt="Denklem 2" fo:content-width="0.8in" src="/files/ftp_upload/52704/52704eq2.jpg" width="100" /> (2) nerede (V T, m 3) Adım 4.2 belirlenen boş tankın toplam hacmi olduğunu. </li> &lt;Deney buharlaşma başlangıcını önlemek başlamak için hazır olana kadar tankı tamamen doludur kez li&gt; gibi tankın üzerine saran wrap olarak plastik bir kapak yerleştirin. </li><li> Sırayla buharlaşma oranını hesaplamak için kullanılabilir kümülatif su kaybını izlemek için bir ağırlık ölçekte tankı yerleştirin. </li><li> Suyun yoğunluğuna ve buharlaştınlır yüzeyinin enine kesit alanının ürünün saat kilo kaybı bölünmesiyle saat buharlaşma oranı hesaplanır. </li></ol> 5. Deney başlatın ve Veri Toplama başlayın <ol><li> Set-up tamamlandıktan sonra, istenilen atmosferik koşullar (örneğin sıcaklık, rüzgar hızı) belirler. Veri kaydedicileri ve diğer veri toplama sistemleri doğru örnekleme aralıkları (örneğin, her 10 dakika) açık ve ayarlanmış olduğundan emin olun. </li><li> Fan ve sıcaklık kontrol sistemini başlatın. İklim koşullarının s yüzeyinde plastik kapağı çıkarmadan önce dengelenmeye izin verbenzin deposu. Istenilen süre (örneğin, 15 gün) deney çalıştırın. </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>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarını olduğunu beyan ederim.

Bu protokolün amacı, ısı saygı ve kütle transfer süreçleri ile arazi atmosferik etkileşimleri çalışmak için gerekli olan yüksek mekansal ve zamansal çözünürlük verilerinin üretilmesi için deneysel bir aparat ve ilgili prosedürler geliştirmekti. Deney aparatı ilgili toprak ve atmosferik değişkenlerin (ölçümü için sensörler ile donatılmış her ikisi de bir toprak tankı ve bir küçük rüzgar tünelinin oluşuyordu anlatılan örneğin, rüzgar hızı, bağıl nem, toprak ve hav...

Kara ve atmosfer arasındaki etkileşimi anlamak gibi toprakta jeolojik-sekestre karbondioksit sızıntı, iklim değişikliği, su ve gıda temini, kara mayınlarının doğru algılama gibi birçok güncel dünya sorunlarının anlayışımıza için her şeyden önemlidir ve yeraltı su iyileştirme ve toprak. Buna ek olarak, küresel ve bölgesel meteorolojik koşullar sürücü ısı ve su birincil borsaları Dünya&#39;nın yüzeyinde meydana gelir. Esas atmosferik arazi yüzey etkileşimleri 1 ile ilişkili süreçler tarafından tahrik edilir; (o, kuraklık, vb gibi, kasırgalar, El Ni &amp; # 241) Birçok hava ve iklim olayları. Yeryüzünde toprak yüzeyinin yarısından fazlasını kurak veya doğru atmosferik hava ve toprak yüzeyi arasındaki ısı ve su değişimi temelinde bu bölgelerde su döngüsünü anlatan 2-4 yarı kurak olduğu anlayışımızı geliştirmek için önemlidir Anılan hususlar,Özellikle uzun kuraklık ve çölleşmeye karşı hassas bölgelerde. Ancak, araştırma yıllardır rağmen, hala sığ yeraltı ve atmosfer 5. nasıl etkileşimde güncel anlayış birçok bilgi boşluklarını orada kalır. Toprakta sıvı su, su buharı, ve ısı ile ilgili nakliye işlemleri dinamik ve güçlü bir toprak ile etkileşimleri ile ilgili olarak bağlanmış ve sınır koşullarını (örneğin, sıcaklık, bağıl nem, termik radyasyon) tarafından zorlanan bulunmaktadır. Sayısal ısı ve kütle transferi modelleri yaygın nedeni test ve yüksek zamansal ve uzaysal çözünürlüğü veri azlığı kaynaklanan mevcut teorilerin arıtma eksikliği kısmen basitleştirmek veya bu karmaşıklığı bir dizi bakmaktadır. Model doğrulama için geliştirilen veri setleri çoğu kez düzgün ithalat için hesap yok sayısal modellerde sonuçlanan düzgün teorileri test etmek için kritik atmosferik ya da yeraltı bilgileri eksik olankarınca işlemler veya düzeltilmiş veya modele takılmıştır tam olarak anlaşılamamıştır parametrelerin kullanılması bağlıdır. Bu yaklaşım yaygın nedeni kullanım sadeliği ve kullanım kolaylığı için kullanılan ve çok hak gösterilen bazı uygulamalarda vardır. Ancak, bu yaklaşım daha iyi test ısı ve su transferi teorisinin 6 yeteneğine sahip geçici koşullarda iyi kontrol deneyler bu &quot;toplu parametrizasyonlara&quot; arkasındaki fizik anlayarak üzerine geliştirilebilir. Laboratuarda dikkatli deney hassas veri setleri, daha sonra, sayısal modelleri doğrulamak için kullanılabileceğini oluşturulmasına olanak sağlar. Alan sitelerinden edinilebilir veriler genellikle elde etmek için eksik ve pahalı, ve kontrol derecesi süreçlerinin temel bir anlayış elde etmek ve model doğrulama verileri, bazı durumlarda yetersiz düşünülebilir oluşturmak gerekiyordu. Böyle toprak buharlaşma gibi doğal olayların laboratuvar deneyleri atmos veriyorlimi koşullar (örneğin, sıcaklık, bağıl nem, rüzgar hızı) ve toprak koşullarına (örneğin, toprak tipi, gözeneklilik, yapılandırma ambalaj) dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi. Toprak buharlaşma ve toprak termik ve hidrolik özelliklerini incelemek için kullanılan birçok laboratuar teknikleri yıkıcı örnekleme 7-10 kullanın. Yıkıcı örnekleme yöntemleri bir toprak örneği geçici davranış ölçümü önlenmesi ve toprak fiziksel özellikleri bozarak, nokta verileri elde etmek için çözdükten gerektirir; Bu yaklaşım, veri hatası ve belirsizlik tanıttı. Zararsız ölçümler, burada sunulan yöntem gibi, zemin özelliklerinin karşılıklı bağımlılık daha doğru belirlenmesi ve çalışma için izin ve 11 işler. Bu çalışmanın amacı, atmosferik değişiklikler ve yer altı koşulları etkilerine ilişkin yüksek uzaysal ve zamansal çözünürlük verilerinin üretilmesi için bir zemin tankı aparatı ve ilgili protokol geliştirmekçıplak toprak buharlaşma. Bu iş için, sabit bir rüzgar hızı ve sıcaklığını muhafaza edebilen küçük bir rüzgar tüneli toprak tankı aparatı ile arabirim. rüzgar tüneli ve toprak tankı özerk ve sürekli veri toplama sanat sensör teknolojilerinin devlet paketi ile Enstrümante edilir. Rüzgar hızı, bir basınç transdüktörüne bağlı bir paslanmaz çelik pitot-statik tüpü kullanılarak ölçülür. Sıcaklık ve bağıl nem sensörleri iki tip kullanarak atmosferde izlenir. Bağıl nem ve ısı arasındaki denge, toprak yüzeyinde izlenir. Yeraltı ölçmek toprak nem ve sıcaklık sensörleri. Tank cihazının ağırlığı ölçümleri su kütlesi dengesi ile buharlaşma belirlemek için kullanılır. Bu deneysel cihaz ve protokol uygulanabilirliğini göstermek için, değişen rüzgar hızı koşullarında çıplak toprak buharlaşma bir örnek sunuyoruz. iyi karakterize kum ile homojen dolu toprak tankı, başlangıçta tamamen sa oldu(yani sıcaklık, rüzgar hızı) turated ve dikkatle kontrol edilen atmosferik şartlar altında serbestçe buharlaşmasına izin.

<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.

Burada sunulan deneyin amacı çıplak topraktan buharlaşma rüzgar hızının etkisini incelemek amaçlanmıştır. Bu çalışmada kullanılan deney toprak temel özellikleri Tablo 2 &#39;de özetlenmiştir. Bir dizi deney içinde toprak yüzeyine (yani, rüzgar hızı ve sıcaklık) farklı sınır koşulları (Tablo 3) uygulanmıştır yapıldı. Farklı rüzgar hızları ve sıcaklıklarda dört deney gerçekleştirilmiştir, ancak burada sunulan deney sonuçlarının ço...

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

Buharlaşma atmosferik zorlamalara etkilerini incelemek için küçük bir iklim kontrollü rüzgar tüneli arabirim toprak tankının tasarımı ve inşası için bir protokol sunulmuştur. Toprak tankı ve rüzgar tüneli Hem çevresel koşullar yerinde ölçümü sürekli için sensör teknolojileri ile Enstrümante edilir.

Buharlaşma Atmosferik zorlamalara Etkilerinin keşfetmek: Atmosferik Sınır Tabakası ve Sığ Yer altı Deneysel Entegrasyon

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 Görüntüleme.  Colorado School of Mines.  Buharlaşma atmosferik zorlamalara etkilerini incelemek için küçük bir iklim kontrollü rüzgar tüneli arabirim toprak tankının tasarımı ve inşası için bir protokol sunulmuştur. Toprak tankı ve rüzgar tüneli Hem çevresel koşullar yerinde ölçümü sürekli için sensör teknolojileri ile Enstrümante edilir. 

Video: 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 ...

Çevre

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.

Prekambriyen Deniz upwelling Sistemi Fotosentetik Bakteri Büyüme Keşfet bakımından zengin bir Demir (II) Laboratuar Simülasyonu

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).

Atmosferik Aerosoller ekstraksiyonu ve Yüzey Aktif Karakterizasyonu

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.

Yeraltı volkanlar 3D sismik görüntüleme için veri işleme yöntemleri: Tarım sel bazalt uygulamaları

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.

Toz şarj ve ultraviyole radyasyon veya plazmasının maruz kalma ile yüzeylerde seferberlik deneysel yöntemleri

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.

Kil/siyanobakteriyel flakon yerleşme oranı tayini

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.

Situ Parafin gömülü yetişkin mercan örnekleri için hibridizasyon teknikleri

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.

Örnekleme, sıralama ve Microplastics su ortamlarında yüksek askıya alınan tortu yükler ve büyük yüzen enkaz ile karakterize

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.

Tasarım ve deniz kabuklu süspansiyon besleme miktarının için bir aparat kullanımı

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.

Organik hidrotermal dönüşümler üzerinde Mineral etkileri eğitimi için deneysel bir protokol

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