Le renouvellement de surface est une méthode micrométéorologique de plus en plus utilisée pour déterminer les flux d’énergie, mais sa complexité technique la rend inaccessible à un large public. Nous décrivons les étapes nécessaires à la mise en place et à l’étalonnage d’une station de terrain de renouvellement de surface, à l’acquisition et au traitement des données, ainsi qu’à l’interprétation correcte des résultats.
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Article de méthode
Renouvellement de surface : une méthode micrométéorologique avancée pour mesurer et traiter les données de densité de flux d’énergie à l’échelle du champ
Dans cet article
Résumé
Résumé
Les méthodes micrométéorologiques avancées sont devenues de plus en plus importantes dans les sciences des sols, des cultures et de l’environnement. Pour de nombreux scientifiques sans formation formelle en sciences de l’atmosphère, ces techniques sont relativement inaccessibles. Le renouvellement de surface et d’autres méthodes de mesure des flux nécessitent une compréhension de la météorologie de la couche limite et une formation approfondie en instrumentation et de multiples programmes de gestion des données. Pour améliorer l’accessibilité de ces techniques, nous décrivons la théorie sous-jacente des mesures de renouvellement de surface, montrons comment configurer une station de terrain pour le renouvellement de surface avec étalonnage de la covariance de Foucault et utilisons notre programme d’enregistreur de données clé en main open source pour effectuer l’acquisition et le traitement des données de flux. Le nouveau programme clé en main renvoie à l’utilisateur une simple table de données avec les flux corrigés et les paramètres de contrôle de la qualité, et élimine le besoin pour les chercheurs de faire la navette entre plusieurs programmes de traitement pour obtenir les données de flux finales. Un exemple de données générées à partir de ces mesures montre comment l’utilisation de l’eau par les cultures est mesurée avec cette technique. Les informations sur les résultats sont utiles aux producteurs pour prendre des décisions en matière d’irrigation dans divers écosystèmes agricoles. Ces stations sont actuellement déployées dans de nombreuses expériences sur le terrain par les chercheurs de notre groupe et du California Department of Water Resources dans les cultures suivantes : riz, vignobles de raisins secs et de raisins secs, luzerne, amande, noix, pêche, citron, avocat et maïs.
Introduction
La pénurie d’eau menace la durabilité agricole dans les régions sèches. Cette situation s’aggravera probablement avec l’évolution des conditions climatiques et la concurrence accrue entre les entités agricoles, municipales, industrielles et de conservation pour un approvisionnement en eau limité. Pour faire face à ce dilemme permanent, les producteurs recherchent continuellement des moyens d’améliorer l’efficacité de l’irrigation, et la technologie qui estime mieux l’utilisation de l’eau des cultures (c’est-à-dire l’évapotranspiration, ET) en temps réel, et de meilleures méthodes agrométéorologiques contribueront certainement à ces efforts. Les technologies a....
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Protocole
- Effectuez une analyse de la direction et de l’empreinte du vent avant l’installation sur le terrain ; cette étape est importante pour s’assurer que la tour est correctement située pour capturer le flux représentatif dans le champ d’étude.
- Avant d’établir la station de terrain, vous devez évaluer la direction du vent dominant dans le graphique d’étude et déterminer la quantité de fetch (distance au près) nécessaire pour votre application particulière. La distance du fetch dépend de la hauteur de la surface à mesurer et de la hauteur des instruments4. Généralement, le fetch se fait à 100 mètres sous le vent pour chaque mètre au-dessus....
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Résultats
L'acquisition des composantes Rn et G de l'équation du bilan énergétique est relativement simple et peu coûteuse. Les mesures de H sont plus complexes et nécessitent des enregistrements de température à haute fréquence, effectués à l’aide d’un thermocouple à fil fin pour le renouvellement de surface ou d’un anémomètre à effet Doppler sonique pour la covariance des tourbillons. Un exemple d’enregistrement de température obtenu avec un thermocouple à fil fin est présenté dans la
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Discussion
La méthode de renouvellement de surface offre une occasion concrète de mettre au point une technique autonome et peu coûteuse pour quantifier l’utilisation de l’eau des cultures en temps réel. Les progrès récents dans le traitement du signal, la programmation des enregistreurs de données, l’étalonnage et la gestion des données ont permis de mieux cerner cet objectif. Ce manuscrit et notre programme d’enregistrement de données clé en main récemment mis au point6 rendent les méthodes micrométéorologiques avancée.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont actuellement aucun intérêt financier concurrent.
Remerciements
Un soutien partiel pour cette recherche a été fourni par J. Lohr Vineyards & Wines, le National Grape and Wine Institute, une subvention de l’initiative de recherche sur les cultures spéciales de la NIFA à AJM et un financement USDA-ARS CRIS (Projet de recherche #5306-21220-004-00).
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Enregistreur de données | Campbell Scientific, Inc. | CR1000 | |
| Campbell Scientific, Inc. | ENC12/14-SC | ||
| Tour (6 pieds) avec mise à la terre et paratonnerres | Campbell Scientific, Inc. | Bras transversal CM6 | |
| (4 pi) | Campbell Scientific, Inc. | CM204 | |
| Raccord de liaison Nu-rail | Campbell Scientific, Inc. | 17953 | |
| Alimentation (12 V) avec régulateur et batterie | Campbell Scientific, Inc. | PS100 | |
| (12 V) | Campbell Scientific, Inc. | CH100 | |
| Campbell Scientific, Inc. | 6186 | ||
| Câble d’extension de thermocouple | Campbell Scientific, Inc. | FWC-20 | |
| Campbell Scientific, Inc. | 3D FW3 | ||
| avec col long | RM Young Company | 81000 RE | |
| Câble à 8 conducteurs pour anémomètre | RM Young Company | 18660 | |
| Plaques de flux de chaleur du sol | REBS, Inc. | HFT3.1 | |
| Thermocouples de sol | Campbell Scientific, Inc. | TCAV | |
| Net avec câble | Kipp and Zonen, Inc. | NR Lite 2 | |
| Support de poteau robuste pour radiomètre | Kipp and Zonen, Inc. | L-CMB1 |
Références
- Moratiel, R., Martínez-Cob, A. Evapotranspiration of table grape trained to a gable trellis system under netting and black plastic mulching. Irrigation Science. 30 (3), 167-178 (2011).
- DWR (Department of Water Resources). California Water Plan Update, Bulletin 160-05. , Califo....
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Réimpressions et autorisations
