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><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 &amp;plusmn;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 min intervals, accuracy is &amp;plusmn;0.5&amp;nbsp;&amp;deg;C, Measure within a temperature of 5 and 40&amp;nbsp;&amp;deg;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 min intervals, accuracy is &amp;plusmn;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 = 65&amp;nbsp;kg, Resolution = &amp;plusmn;1&amp;nbsp;g</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 get the 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
&lt;br /&gt;&amp;#160;&lt;br /&gt;&amp;#160;&lt;br /&gt;&amp;#160;&lt;br /&gt;&amp;#160;&lt;br /&gt;&amp;#160;&lt;br /&gt;&amp;#160;</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 colspan="4">[header]</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&#039;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 1,464&amp;nbsp;J&amp;nbsp;kg&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;&amp;nbsp;K&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;, thermal conductivity of 0.2&amp;nbsp;W&amp;nbsp;m&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;&amp;nbsp;K&lt;sup&gt;-1&lt;/sup&gt;, and a density of 1,150&amp;nbsp;kg&amp;nbsp;m&lt;sup&gt;-3&lt;/sup&gt;</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&amp;nbsp;g/cm&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;.</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

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Environment

Unit 1

Leveling

SCIENTISTS IN ACTION

8.7K 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

Evolution of Staircase Structures in Diffusive Convection

Diffusive convection (DC) occurs when the vertical stratified density is controlled by two opposing scalar gradients that have distinctly different molecular diffusivities, and the larger- and smaller- diffusivity scalar gradients have negative and positive contributions for the density distribution, respectively. The DC occurs in many natural processes and engineering applications, for example, oceanography, astrophysics and metallurgy. In oceans, one of the most remarkable features of DC is that the vertical temperature and salinity profiles are staircase-like structure, composed of consecutive steps with thick homogeneous convecting layers and relatively thin and high-gradient interfaces. The DC staircases have been observed in many oceans, especially in the Arctic and Antarctic Oceans, and play an important role on the ocean circulation and climatic change. In the Arctic Ocean, there exist basin-wide and persistent DC staircases in the upper and deep oceans. The DC process has an important effect on diapycnal mixing in the upper ocean and may significantly influence the surface ice-melting. Compared to the limitations of field observations, laboratory experiment shows its unique advantage to effectively examine the dynamic and thermodynamic processes in DC, because the boundary conditions and the controlled parameters can be strictly adjusted. Here, a detailed protocol is described to simulate the evolution process of DC staircase structure, including its generation, development and disappearance, in a rectangular tank filled with stratified saline water. The experimental setup, evolution process, data analysis, and discussion of results are described in detail.

Diffusive convection (DC) widely occurs in natural processes and engineering applications, characterized by a series of staircases with homogeneous convecting layers and stratified interfaces. An experimental procedure is described to simulate the evolution process of the DC staircase structure, including the generation, development and disappearance, in a rectangular tank.

Diffusive konveksiyon merdiven yapıların evrimi

Diffusive convection (DC) occurs when the vertical stratified density is controlled by two opposing scalar gradients that have distinctly different ...

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem production, NEP), in non-typical ecosystems, on a currently reforested windthrow area in Poland. After a tornado event, a relatively narrow &#8220;corridor&#8221; was created within surviving forest stands, which complicates such kind of experiments. The application of other measuring techniques, such as the chamber method, is even more difficult under these circumstances, because especially at the beginning, fallen trees and in general great heterogeneity of the site provide a challenging platform to perform flux measurements and then to properly upscale obtained results. In comparison with standard EC measurements carried out in untouched forests, the case of windthrow areas requires special consideration when it comes to the site location and data analysis in order to ensure their representativeness. Therefore, here we present a protocol of real-time, continuous CO2 flux measurements at a dynamically changing, non-ideal EC site, which includes (1) site location and instrumentation setup, (2) flux computation, (3) rigorous data filtering and quality control, and (4) gap filling and net fluxes partitioning into CO2 respiration and absorption. The main advantage of the described methodology is that it provides a detailed description of the experimental setup and measurement performance from scratch, which can be applied to other spatially limited ecosystems. It can also be viewed as a list of recommendations on how to deal with unconventional site operation, providing a description for non-specialists. Obtained quality-checked, gap filled, half-hour values of net CO2, as well as absorption and respiration fluxes, can be finally aggregated into daily, monthly, seasonal or annual totals.

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

The presented protocol uses the eddy covariance method at non-typical locations, applicable to all types of short-canopy ecosystems with limited area, on a currently reforested windthrow site in Poland. Details of measuring site setup rules, flux calculations and quality control, and final result analysis, are described.

Ideal olmayan Eddy Kovaryans sitelerinde CO2 fluxes ölçümleri

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem ...

<meta charset="utf8"></head><body>Buharlaşma Yoluyla Toprak Hidrolik Özellik Ölçümü Protokolü

Measurements of Soil Water Potential and Conductivity based on a Simple Evaporation Experiment using a Hydraulic Property Analyzer

The measurement of soil hydraulic properties is critical in understanding the physical components of soil health as well as integrated knowledge of soil systems under various management practices. Collecting reliable data is imperative for informing decisions that affect agriculture and the environment. The simple evaporation experiment described here uses instrumentation in a laboratory setting to analyze soil samples collected in the field. The soil water tension of the sample is measured by the instrument, and tension data is modeled by software to return soil hydraulic properties. This method can be utilized to measure soil water retention and hydraulic conductivity and give insight into differences in treatments or environmental dynamics over time. Initial establishment requires a user, but data acquisition is automated with the instrument. Soil hydraulic properties are not easily measured with traditional experiments, and this protocol offers a simple and optimal alternative. Interpretation of results and options for extending the data range are discussed.

<meta charset="utf8"></head><body>Yazar Spotlight: Toprak Sağlığını Değerlendirmek için Hidrolik Özellik Analizörü ile Tarım Arazisi Ekosistem Araştırmalarını İlerletmek

This article features a simple evaporation experiment using a hydraulic property instrument for a soil sample. Through efficient means, measurements can be taken over a series of days to generate high-quality data.

Hidrolik Özellik Analizörü Kullanılarak Basit Bir Buharlaşma Deneyine Dayalı Toprak Su Potansiyeli ve İletkenliği Ölçümleri

The measurement of soil hydraulic properties is critical in understanding the physical components of soil health as well as integrated knowledge of soil ...

Measurement of Leaf Hydraulic Conductance and Stomatal Conductance and Their Responses to Irradiance and Dehydration Using the Evaporative Flux Method (EFM)

Water is a key resource, and the plant water transport system sets limits on maximum growth and drought tolerance. When plants open their stomata to achieve a high stomatal conductance (gs) to capture CO2 for photosynthesis, water is lost by transpiration1,2. Water evaporating from the airspaces is replaced from cell walls, in turn drawing water from the xylem of leaf veins, in turn drawing from xylem in the stems and roots. As water is pulled through the system, it experiences hydraulic resistance, creating tension throughout the system and a low leaf water potential (&Psi;leaf). The leaf itself is a critical bottleneck in the whole plant system, accounting for on average 30% of the plant hydraulic resistance3. Leaf hydraulic conductance (Kleaf = 1/ leaf hydraulic resistance) is the ratio of the water flow rate to the water potential gradient across the leaf, and summarizes the behavior of a complex system: water moves through the petiole and through several orders of veins, exits into the bundle sheath and passes through or around mesophyll cells before evaporating into the airspace and being transpired from the stomata. Kleaf is of strong interest as an important physiological trait to compare species, quantifying the effectiveness of the leaf structure and physiology for water transport, and a key variable to investigate for its relationship to variation in structure (e.g., in leaf venation architecture) and its impacts on photosynthetic gas exchange. Further, Kleaf responds strongly to the internal and external leaf environment3. Kleaf can increase dramatically with irradiance apparently due to changes in the expression and activation of aquaporins, the proteins involved in water transport through membranes4, and Kleaf declines strongly during drought, due to cavitation and/or collapse of xylem conduits, and/or loss of permeability in the extra-xylem tissues due to mesophyll and bundle sheath cell shrinkage or aquaporin deactivation5-10. Because Kleaf can constrain gs and photosynthetic rate across species in well watered conditions and during drought, and thus limit whole-plant performance they may possibly determine species distributions especially as droughts increase in frequency and severity11-14.
We present a simple method for simultaneous determination of Kleaf and gs on excised leaves. A transpiring leaf is connected by its petiole to tubing running to a water source on a balance. The loss of water from the balance is recorded to calculate the flow rate through the leaf. When steady state transpiration (E, mmol &bull; m-2 &bull; s-1) is reached, gs is determined by dividing by vapor pressure deficit, and Kleaf by dividing by the water potential driving force determined using a pressure chamber (Kleaf= E /- &Delta;&psi;leaf, MPa)15.
This method can be used to assess Kleaf responses to different irradiances and the vulnerability of Kleaf to dehydration14,16,17.

Measurement of Leaf Hydraulic Conductance and Stomatal Conductance and Their Responses to Irradiance and Dehydration Using the Evaporative Flux Method EFM

We describe a relatively rapid (30 min) and realistic method for simultaneously measurement of leaf hydraulic conductance (Kleaf) and stomatal conductance (gs) for transpiring excised leaves. The method can be modified to measure the light and dehydration responses of Kleaf and gs.

Evaporatif Akı Yöntemi (EFM) kullanarak Işınım ve Dehidrasyon için Yaprak Hidrolik İletkenlik ve Stoma İletkenlik ve Yanıtları Ölçümü

Water is a key resource, and the plant water transport system sets limits on maximum growth and drought tolerance. When plants open their stomata to ...

Biyoloji

Boundary Layer Characteristics

When a fluid encounters a solid surface, a boundary layer forms due to the interaction between the fluid's motion and the stationary surface. This phenomenon is characterized by a thin region adjacent to the surface where viscous forces dominate, influencing the fluid's velocity profile. The development of the boundary layer begins at the leading edge of the surface and evolves as the fluid moves downstream.As the fluid flows over the surface, friction between the fluid and the wall slows down the particles nearest the surface. This effect creates a velocity gradient, where the velocity of the fluid increases from zero at the wall to the free-stream velocity farther away. The region where this velocity gradient exists defines the boundary layer. Over distance, the thickness of the boundary layer increases as more fluid is affected by the surface's resistance.In the region close to the leading edge, the boundary layer is typically laminar. Here, fluid particles move in smooth, parallel layers with minimal mixing. The flow remains stable under certain conditions, but as it progresses downstream, factors such as surface roughness, velocity increases, or pressure gradients can destabilize the flow. Once the flow reaches a critical Reynolds number, the laminar boundary layer transitions to a turbulent state. The turbulent boundary layer is characterized by chaotic mixing of fluid particles, increased energy dissipation, and a thicker boundary layer compared to its laminar counterpart.The laminar boundary layer's velocity profile can be described mathematically using the Blasius equation, a solution to the Navier-Stokes equations under specific assumptions. For practical applications, the Momentum Integral Boundary Layer equation provides a way to analyze momentum changes in the boundary layer without requiring a detailed velocity profile. These models are critical for understanding fluid dynamics near surfaces, particularly in engineering and aerodynamic applications.

When a fluid encounters a solid surface, a boundary layer forms due to the interaction between the fluid's motion and the stationary surface. This ...

Flow over Immersed Bodies

KEY TERMS AND CONCEPTS

Variation of Atmospheric Pressure

Change in atmospheric pressure with height is particularly interesting. The decrease in atmospheric pressure with increasing altitude is due to the decreasing gravitational force per unit area as we move away from the surface of the earth.
Assuming the air temperature is constant at a given altitude and that the ideal gas law of thermodynamics describes the atmosphere to a good approximation, one can find the variation of atmospheric pressure with height.
Let p(y) be the atmospheric pressure at height y. The density &#961; at y, the temperature T in the Kelvin scale (K), and the mass m of a molecule of air are related to the absolute pressure by the ideal gas law, in the form:
<img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/14711/14711_Equation_1.svg" style="text-align: center; height: 38px;" />
Using density from the ideal gas law, the rate of variation of pressure with height is integrated from sea level, and the final expression is obtained as:
<img alt="Equation2" src="/files/ftp_upload/14711/14711_Equation_2.svg" style="text-align: center; height: 17px;" />
where,
<img alt="Equation3" src="/files/ftp_upload/14711/14711_Equation_3.svg" style="text-align: center; height: 38px;" />
Atmospheric pressure drops exponentially with height, since the y-axis points up from the ground, and y has positive values in the atmosphere above sea level. The pressure drops by a factor of 1/e when the height is 1/&#945;, which gives us a physical interpretation for &#945;. The constant 1/&#945; is a length scale that characterizes how pressure varies with height and is often referred to as the pressure scale height.

Atmosferik Basıncın Değişimi

Change in atmospheric pressure with height is particularly interesting. The decrease in atmospheric pressure with increasing altitude is due to the ...

/files/media/science-education/science-education-thumbs/14711.jpg

Fizik

Akışkanlar Mekaniği

Influence of Earth's Curvature and Atmospheric Refraction on Leveling

During leveling, the Earth's curvature and atmospheric refraction introduce deviations in the line of sight from a true horizontal reference.&nbsp;When the line of sight is leveled, it remains perpendicular to the plumb line only at a single point. Beyond this, it deviates due to the Earth’s curvature, represented by the correction C. For a sight distance D, the deviation can be derived using the relationship:<figure class="image image-style-align-center image_resized" style="display:table;margin-left:auto;margin-right:auto;width:9.53%;"><img style="aspect-ratio:197/150;" src="https://cloudfront-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/18021/18021_Equation_1_editor_18021.svg" alt="18021_Equation_1.svg"></figure>This relationship shows that the deviation increases quadratically with distance. Over a horizontal distance of 1 kilometer, it is approximately 0.0785 meters.In addition to curvature, atmospheric refraction bends the line of sight downward, further deviating it from the true horizontal. The bending effect is approximately one-seventh of the Earth's curvature deviation, amounting to about 0.0112 meters over 1 kilometer. This refraction arises from variations in the refractive index of air with altitude, causing light rays to curve slightly.&nbsp;The combined influence of Earth's curvature and atmospheric refraction is approximately 0.0675 meters over 1 kilometer. As with curvature alone, this combined effect increases with the square of the distance, which requires careful adjustments during leveling operations to maintain accuracy. Correcting for these deviations is critical for high-precision applications, such as determining benchmark elevations and establishing horizontal planes over long distances.

During leveling, the Earth's curvature and atmospheric refraction introduce deviations in the line of sight from a true horizontal reference.&nbsp;When ...

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

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

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

Diffusive konveksiyon merdiven yapıların evrimi

Ideal olmayan Eddy Kovaryans sitelerinde CO₂ fluxes ölçümleri

Hidrolik Özellik Analizörü Kullanılarak Basit Bir Buharlaşma Deneyine Dayalı Toprak Su Potansiyeli ve İletkenliği Ölçümleri

Hidrolik Özellik Analizörü Kullanılarak Basit Bir Buharlaşma Deneyine Dayalı Toprak Su Potansiyeli ve İletkenliği Ölçümleri

Hidrolik Özellik Analizörü Kullanılarak Basit Bir Buharlaşma Deneyine Dayalı Toprak Su Potansiyeli ve İletkenliği Ölçümleri

Evaporatif Akı Yöntemi (EFM) kullanarak Işınım ve Dehidrasyon için Yaprak Hidrolik İletkenlik ve Stoma İletkenlik ve Yanıtları Ölçümü

Boundary Layer Characteristics

Atmosferik Basıncın Değişimi

Influence of Earth's Curvature and Atmospheric Refraction on Leveling