Wyzwanie
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, we współpracy z Tokyo University of Agriculture and Technology, realizuje projekt badawczy finansowany przez Narodowe Centrum Nauki, którego celem jest lepsze poznanie wpływu koron drzew na strukturę opadu docierającego do niższych warstw ekosystemu leśnego. Badania prowadzone przez dr hab. inż. Annę Ilek oraz dr. Kazukiego Nanko wymagają bardzo precyzyjnego pomiaru średnicy i prędkości kropel deszczu po przejściu przez korony drzew. Istotnym elementem projektu jest także porównanie charakterystyki opadu pod koronami drzew zdrowych i zakażonych oraz określenie ilości wody docierającej do niższych warstw lasu.
Kluczowym wyzwaniem było stworzenie systemu pomiarowego, który umożliwi prowadzenie zaawansowanych pomiarów bezpośrednio pod koronami drzew, w wielu lokalizacjach i przy ograniczonym dostępie do infrastruktury zasilającej. Rozwiązanie musiało zapewnić wysoką precyzję pomiaru, możliwość łatwego przemieszczania stanowisk badawczych oraz niezależną pracę urządzeń w wymagających warunkach leśnego mikroklimatu.
Rozwiązanie
Na potrzeby projektu RetencjaPL zaprojektowała i dostarczyła 7 autorskich, mobilnych platform pomiarowych, przygotowanych specjalnie do prowadzenia badań ekohydrologicznych w warunkach terenowych. Każda platforma została wyposażona w laserowy disdrometr OTT Parsivel2 współpracujący z rejestratorem danych OTT netDL. Podczas opadu system rejestruje pełne widmo spektrometryczne, mierząc średnicę oraz prędkość opadania kropel przechodzących przez wiązkę lasera.
Konstrukcja stanowisk została zaprojektowana tak, aby możliwe było precyzyjne wypoziomowanie i ustawienie głowicy pomiarowej bezpośrednio pod badaną koroną drzewa. Modułowa forma platform ułatwia ich przemieszczanie oraz dostosowanie do różnych lokalizacji badawczych. Ze względu na ograniczony dostęp do energii elektrycznej w lesie zastosowano niezależny system zasilania oparty na akumulatorach zabezpieczonych w hermetycznych walizkach transportowych oraz panelach fotowoltaicznych, umożliwiających doładowywanie zestawów w terenie.
Integralną częścią rozwiązania jest również dedykowana aplikacja opracowana przez RetencjaPL, do której na bieżąco transmitowane są dane ze stanowisk pomiarowych. System umożliwia ich automatyczną archiwizację, wizualizację oraz dalszą analizę. W efekcie powstał pierwszy tego typu mobilny system pomiarowy opracowany w Polsce z myślą o zaawansowanych badaniach ekohydrologicznych prowadzonych w środowisku leśnym.
Korzyści
Zastosowane rozwiązanie pozwala zespołowi badawczemu prowadzić równoległe, precyzyjne pomiary struktury opadu w wielu lokalizacjach terenowych i bezpośrednio pod wybranymi koronami drzew. Mobilność stanowisk oraz ich niezależność energetyczna znacząco zwiększają elastyczność prowadzenia eksperymentów i umożliwiają wykorzystanie laserowych disdrometrów również w miejscach pozbawionych stałej infrastruktury technicznej.
Automatyczna rejestracja i transmisja danych ogranicza konieczność ręcznej obsługi urządzeń oraz usprawnia gromadzenie i analizę dużych zbiorów danych pomiarowych. Badacze otrzymują szczegółową informację o strukturze opadu, w tym o wielkości i prędkości pojedynczych kropel docierających pod korony drzew. Uzyskane dane mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia mechanizmów retencji opadowej w drzewostanach, dokładniejszego określania bilansu wodnego obszarów leśnych oraz oceny wpływu kondycji zdrowotnej koron drzew na ilość i charakter opadu docierającego do gleby.
W dłuższej perspektywie wyniki badań mogą stanowić istotne źródło wiedzy wspierającej ocenę odporności ekosystemów leśnych na zmiany klimatu oraz planowanie działań związanych z adaptacją i gospodarowaniem zasobami wodnymi w lasach.
Karta studium przypadku realizacji do pobrania -> TUTAJ