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作者： 天諾基業(yè)時(shí)間：2020-09-29
對(duì)于任何科學(xué)設(shè)備的遠(yuǎn)程部署而言，供電問(wèn)題都是一個(gè)挑戰(zhàn)，但阿拉斯加安克雷奇大學(xué)的Jeff Welker小組克服了這個(gè)挑戰(zhàn)。作為NSF極地項(xiàng)目分部的北極觀測(cè)網(wǎng)EAGER基金（“高風(fēng)險(xiǎn)高收益”）的一部分，Jeff Welker研究小組將一臺(tái)Picarro L2130-i部署到了Toolik野外觀測(cè)站，該觀測(cè)站位于阿拉斯加北部的偏遠(yuǎn)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(duì)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(luò)（AKWIN）中的數(shù)值進(jìn)行了比較。他們監(jiān)測(cè)了從冬末到秋初的水汽，在此期間，北極會(huì)形成旋風(fēng)。這種旋風(fēng)增加了北冰洋的無(wú)冰水域和地表濕度。在其穿越北冰洋的短時(shí)間內(nèi)，與這些內(nèi)陸條件相關(guān)的水汽同位素比率隨旋風(fēng)被帶到Toolik湖地區(qū)，水汽同位素分析儀可以實(shí)時(shí)測(cè)量這些同位素比率。相對(duì)于旋風(fēng)前后，在旋風(fēng)期間測(cè)得的同位素比率的變化，為現(xiàn)代動(dòng)力學(xué)和過(guò)去在格陵蘭冰芯記錄的北極水循環(huán)過(guò)程提供了新的見(jiàn)解（Klein 等，2015）。 圖1 來(lái)自阿拉斯加安克雷奇大學(xué)的Jeff Welker教授，Eric Klein博士及其研究小組與極地服務(wù)公司（Polar Field Services）合作，采用光伏（PV）電池為他們的Picarro設(shè)備供電 Welker團(tuán)隊(duì)的部署引人關(guān)注的一點(diǎn)就是其完全擺脫了線路或發(fā)電機(jī)電源的束縛。相反，他們使用近旁的太陽(yáng)能電池陣列為L2130-i水同位素分析儀和相關(guān)外圍設(shè)備供電。該系統(tǒng)本身由帶有分析儀泵的L2130-i，標(biāo)準(zhǔn)傳送模塊（SDM）和高精度汽化器組成，它們?nèi)开?dú)立存在于密封的箱子中，旨在保護(hù)系統(tǒng)免受當(dāng)?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(duì)L2130-i校準(zhǔn)兩次，他們?nèi)∥宸昼姷钠骄涤糜诳茖W(xué)分析。 圖2 Eric Klein博士使用的系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)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(guò)極地服務(wù)公司（Polar Field Services）的遠(yuǎn)程電源供電，該遠(yuǎn)程電源是由Tracy Dahl設(shè)計(jì)的。遠(yuǎn)程電源（圖3）包括一個(gè)太陽(yáng)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(shè)計(jì)旨在充分利用高緯度太陽(yáng)周期。還安裝了一個(gè)“預(yù)備電源”的發(fā)電機(jī)作為備用。太陽(yáng)能電池陣由三個(gè)太陽(yáng)能面組成，分別布置在東、南和西方向上，每個(gè)太陽(yáng)面上各有八個(gè)140瓦的太陽(yáng)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(guān)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(shè)計(jì)可以保證其在夏季每天的大部分時(shí)間里收集太陽(yáng)能。當(dāng)太陽(yáng)能電源不足以支撐數(shù)天的運(yùn)行時(shí)，備用發(fā)電機(jī)可為PV電池快速充電。每個(gè)太陽(yáng)能平面都連接到東西向的面板下方的機(jī)柜，該機(jī)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(yuǎn)程電源系統(tǒng)基本上都是自主運(yùn)行的，但也需要最低程度的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和必要的發(fā)電機(jī)手動(dòng)操作，才能保持電池運(yùn)行良好。該設(shè)備僅供夏季使用，但在運(yùn)行一年左右后可以進(jìn)行調(diào)整。 圖3 供電系統(tǒng) Welker實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備于2013年夏天部署在Toolik附近，在此期間，他們能夠收集旋風(fēng)時(shí)期水汽同位素的連續(xù)記錄。旋風(fēng)與δ-盈余的急劇降低和δ18O的不成比例的富集有關(guān)。這些同位素比值表明了存在一個(gè)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(lèi)似的情況，Klein 等（2015）使用現(xiàn)代數(shù)據(jù)“提供一個(gè)關(guān)鍵的基于過(guò)程的解釋…在海冰消退和北方海洋水汽進(jìn)入北極水循環(huán)增加的過(guò)程中，水同位素比率的變化”。 【相關(guān)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(fù)責(zé)編輯提供
Picarro L2130-i/L2140-i