作者： 天諾基業(yè)時間：2020-09-29
對于任何科學設備的遠程部署而言，供電問題都是一個挑戰(zhàn)，但阿拉斯加安克雷奇大學的Jeff Welker小組克服了這個挑戰(zhàn)。作為NSF極地項目分部的北極觀測網(wǎng)EAGER基金（“高風險高收益”）的一部分，Jeff Welker研究小組將一臺Picarro L2130-i部署到了Toolik野外觀測站，該觀測站位于阿拉斯加北部的偏遠地區(qū)（北緯68°38′，西經(jīng)149°36′），距離北冰洋以南約185千米的Brooks山脈的北麓，海拔約760 米（圖 1）。該小組對使用水汽同位素（δ18O和δ2H）分析儀研究北極水循環(huán)很感興趣，并將其數(shù)據(jù)與Welker的阿拉斯加水同位素網(wǎng)絡（AKWIN）中的數(shù)值進行了比較。他們監(jiān)測了從冬末到秋初的水汽，在此期間，北極會形成旋風。這種旋風增加了北冰洋的無冰水域和地表濕度。在其穿越北冰洋的短時間內(nèi)，與這些內(nèi)陸條件相關的水汽同位素比率隨旋風被帶到Toolik湖地區(qū)，水汽同位素分析儀可以實時測量這些同位素比率。相對于旋風前后，在旋風期間測得的同位素比率的變化，為現(xiàn)代動力學和過去在格陵蘭冰芯記錄的北極水循環(huán)過程提供了新的見解（Klein 等，2015）。 圖1 來自阿拉斯加安克雷奇大學的Jeff Welker教授，Eric Klein博士及其研究小組與極地服務公司（Polar Field Services）合作，采用光伏（PV）電池為他們的Picarro設備供電 Welker團隊的部署引人關注的一點就是其完全擺脫了線路或發(fā)電機電源的束縛。相反，他們使用近旁的太陽能電池陣列為L2130-i水同位素分析儀和相關外圍設備供電。該系統(tǒng)本身由帶有分析儀泵的L2130-i，標準傳送模塊（SDM）和高精度汽化器組成，它們?nèi)开毩⒋嬖谟诿芊獾南渥又校荚诒Ｗo系統(tǒng)免受當?shù)丨h(huán)境的影響（圖2）。從3.2米高的相鄰氣象塔的頂部以約5升每秒的速度將空氣泵入箱內(nèi)。每天使用SDM對L2130-i校準兩次，他們?nèi)∥宸昼姷钠骄涤糜诳茖W分析。 圖2 Eric Klein博士使用的系統(tǒng)，現(xiàn)場機柜中裝有Picarro L2130-i、分析儀泵、SDM和高精度蒸發(fā)器 該系統(tǒng)通過極地服務公司（Polar Field Services）的遠程電源供電，該遠程電源是由Tracy Dahl設計的。遠程電源（圖3）包括一個太陽能光伏（PV）電壓系統(tǒng)和基于PV電池的電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設計旨在充分利用高緯度太陽周期。還安裝了一個“預備電源”的發(fā)電機作為備用。太陽能電池陣由三個太陽能面組成，分別布置在東、南和西方向上，每個太陽面上各有八個140瓦的太陽能PV電池板。這樣產(chǎn)生的總功率為3.36千瓦，可輕松滿足分析儀和相關氣象儀器的功率需求（常規(guī)的水同位素分析儀系統(tǒng)功率消耗約為300-400瓦）。多方位的設計可以保證其在夏季每天的大部分時間里收集太陽能。當太陽能電源不足以支撐數(shù)天的運行時，備用發(fā)電機可為PV電池快速充電。每個太陽能平面都連接到東西向的面板下方的機柜，該機柜中裝有必要的電源組件，例如充電控制器、逆變器和電池（圖3）。遠程電源系統(tǒng)基本上都是自主運行的，但也需要最低程度的現(xiàn)場監(jiān)控和必要的發(fā)電機手動操作，才能保持電池運行良好。該設備僅供夏季使用，但在運行一年左右后可以進行調(diào)整。 圖3 供電系統(tǒng) Welker實驗室的儀器設備于2013年夏天部署在Toolik附近，在此期間，他們能夠收集旋風時期水汽同位素的連續(xù)記錄。旋風與δ-盈余的急劇降低和δ18O的不成比例的富集有關。這些同位素比值表明了存在一個高表面濕度的海水的濕度源。在格陵蘭島冰芯中的記錄中也有類似的情況，Klein 等（2015）使用現(xiàn)代數(shù)據(jù)“提供一個關鍵的基于過程的解釋…在海冰消退和北方海洋水汽進入北極水循環(huán)增加的過程中，水同位素比率的變化”。 【相關鏈接】 北京天諾基業(yè)科技有限公司 http://diedia.cn 江蘇天諾基業(yè)生態(tài)科技有限公司 http://www.tynoocorp.com 滔濤云 http://taotaoyun.net 由北京天諾基業(yè)科技有限公司蔡玲玲負責編輯提供
Picarro L2130-i/L2140-i