作者： 天諾基業時間：2025-06-13
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，但阿拉斯加安克雷奇大學的Jeff Welker小組克服了這個挑戰。作為NSF極地項目分部的北極觀測網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（北緯68°38′，西經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很感興趣，并將其數據與Welker的阿拉斯加水同位素網絡（AKWIN）中的數值進行了比較。他們監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，與這些內陸條件相關的水汽同位素比率隨旋風被帶到Toolik湖地區，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，為現代動力學和過去在格陵蘭冰芯記錄的北極水循環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，它們全部獨立存在于密封的箱子中，旨在保護系統免受當地環境的影響（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。每天使用SDM對L2130-i校準兩次，他們取五分鐘的平均值用于科學分析。 圖2 Eric Klein博士使用的系統，現場機柜中裝有Picarro L2130-i、分析儀泵、SDM和高精度蒸發器 該系統通過極地服務公司（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）電壓系統和基于PV電池的電源系統，該系統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（常規的水同位素分析儀系統功率消耗約為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天的運行時，備用發電機可為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）。遠程電源系統基本上都是自主運行的，但也需要最低程度的現場監控和必要的發電機手動操作，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整。 圖3 供電系統 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）使用現代數據“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】 北京天諾基業科技有限公司 http://www.ah3721.cn 江蘇天諾基業生態科技有限公司 http://www.tynoocorp.com 滔濤云 http://taotaoyun.net 由北京天諾基業科技有限公司蔡玲玲負責編輯提供
Picarro L2130-i/L2140-i