предпозиционная

Процесс испарения
Единиц
Факторы, влияющие на эвапотранспирация
Концепции эвапотранспирации
Определение эвапотранспирации

В этой главе объясняются концепции и различия между эвапотранспирацией эталонной культуры (ET _o ) и эвапотранспирацией сельскохозяйственных культур при стандартных условиях (ET _c ) и различных условиях управления и окружающей среды (ET _{c прил} ). Он также исследует факторы, влияющие на суммарное испарение, единицы, в которых оно обычно выражается, и способ его определения.

Испарение
Транспирация
Эвапотранспирация (ET)

Комбинация двух отдельных процессов, при которых вода теряется, с одной стороны, с поверхности почвы за счет испарения, а с другой стороны, из сельскохозяйственных культур за счет транспирации, называется эвапотранспирацией (ЭП).

Испарение

Испарение — это процесс, при котором жидкая вода превращается в водяной пар (испарение) и удаляется с поверхности испарения (удаление пара). Вода испаряется с различных поверхностей, таких как озера, реки, тротуары, почва и влажная растительность.

Энергия требуется для изменения состояния молекул воды с жидкости на пар. Эту энергию обеспечивают прямое солнечное излучение и, в меньшей степени, температура окружающего воздуха.Движущей силой для удаления водяного пара с испаряющейся поверхности является разница между давлением водяного пара на испаряющей поверхности и окружающей атмосферой. По мере испарения окружающий воздух постепенно насыщается, и этот процесс замедляется и может остановиться, если влажный воздух не перейдет в атмосферу. Замена насыщенного воздуха более сухим во многом зависит от скорости ветра. Следовательно, солнечная радиация, температура воздуха, влажность и скорость ветра являются климатологическими параметрами, которые следует учитывать при оценке процесса испарения.

Если поверхность испарения представляет собой поверхность почвы, степень затенения растительного покрова и количество воды, доступной на поверхности испарения, являются другими факторами, влияющими на процесс испарения. Частые дожди, орошение и вода, поднимающаяся вверх по почве из-за неглубокого зеркала грунтовых вод, увлажняют поверхность почвы. Если почва способна снабжать водой достаточно быстро, чтобы удовлетворить потребность в испарении, испарение с почвы определяется только метеорологическими условиями.Однако там, где интервал между дождями и поливом становится большим, а способность почвы проводить влагу к поверхности мала, содержание воды в верхнем слое почвы падает, и поверхность почвы высыхает. В этих условиях ограниченная доступность воды оказывает контролирующее влияние на испарение почвы. При отсутствии подачи воды на поверхность почвы испарение быстро уменьшается и может почти полностью прекратиться в течение нескольких дней.

РИСУНОК 1.Схематическое изображение стомы

РИСУНОК 2. Разделение эвапотранспирации на испарение и транспирацию в течение вегетационного периода для однолетней полевой культуры

Транспирация

Транспирация состоит из испарения жидкой воды, содержащейся в тканях растений, и удаления паров в атмосферу. Культуры преимущественно теряют воду через устьица. Это небольшие отверстия на листе растения, через которые проходят газы и водяной пар (рис. 1).Вода вместе с некоторыми питательными веществами поглощается корнями и переносится через растение. Испарение происходит внутри листа, а именно в межклеточных пространствах, а парообмен с атмосферой регулируется устьичным отверстием. Почти вся поглощенная вода теряется при транспирации, и только малая ее часть используется растением.

Транспирация, как и прямое испарение, зависит от источника энергии, градиента давления пара и ветра. Следовательно, при оценке транспирации следует учитывать радиацию, температуру воздуха, влажность и ветер.Содержание влаги в почве и ее способность проводить воду к корням также определяют скорость транспирации, равно как и заболачивание и засоление почвенной воды. На скорость транспирации также влияют характеристики сельскохозяйственных культур, экологические аспекты и методы выращивания. У разных видов растений скорость транспирации может быть разной. При оценке транспирации следует учитывать не только тип культуры, но также ее развитие, окружающую среду и управление.

Эвапотранспирация (ET)

Испарение и транспирация происходят одновременно, и нет простого способа различить эти два процесса.Помимо наличия воды в верхнем слое почвы, испарение с возделываемой почвы в основном определяется долей солнечной радиации, достигающей поверхности почвы. Эта доля уменьшается в течение вегетационного периода по мере того, как культура развивается, и полог растения затеняет все большую и большую площадь земли. Когда урожай небольшой, вода в основном теряется из-за испарения почвы, но когда культура хорошо развита и полностью покрывает почву, транспирация становится основным процессом. На рисунке 2 показано разделение эвапотранспирации на испарение и транспирацию в соответствии с площадью листа на единицу поверхности почвы под ней.При посеве почти 100% ЕТ происходит за счет испарения, в то время как при полном покрове урожая более 90% ЕТ приходится на транспирацию.

Скорость эвапотранспирации обычно выражается в миллиметрах (мм) в единицу времени. Коэффициент выражает количество воды, потерянной с обрабатываемой поверхности в единицах глубины воды. Единицей времени может быть час, день, декада, месяц или даже весь вегетационный период или год.

Так как площадь одного гектара составляет 10000 м ² и 1 мм равен 0.001 м, потеря 1 мм воды соответствует потере 10 м ³ воды на гектар. Другими словами, 1 мм день ^-1 эквивалентен 10 м ³ га ^-1 день ^-1 .

Глубина воды также может быть выражена в единицах энергии, получаемой на единицу площади. Под энергией понимается энергия или тепло, необходимое для испарения свободной воды. Эта энергия, известная как скрытая теплота парообразования (l), является функцией температуры воды. Например, при 20 ° C l составляет около 2.45 МДж кг ^-1 . Другими словами, для испарения 1 кг или 0,001 м ³ воды необходимо 2,45 МДж. Следовательно, подводимая энергия 2,45 МДж на м ² способна испарить 0,001 м или 1 мм воды, и, следовательно, 1 мм воды эквивалентен 2,45 МДж м ^-2 . Скорость эвапотранспирации, выраженная в МДж · м ^-2 день ^-1 , представлена ​​l ET, скрытым тепловым потоком.

В таблице 1 приведены единицы, используемые для выражения скорости эвапотранспирации, и коэффициенты пересчета.

ТАБЛИЦА 1. Коэффициенты пересчета для суммарного испарения

* Для воды плотностью 1000 кг м ^-3 и при 20 ° C.

ПРИМЕР 1. Преобразование испарителя с одной установки на другую

РИСУНОК 3. Факторы, влияющие на эвапотранспирацию со ссылкой на соответствующие концепции ET

Погодные параметры
Факторы урожая
Управление и условия окружающей среды

Погодные параметры, характеристики сельскохозяйственных культур, аспекты управления и окружающей среды являются факторами, влияющими на испарение и транспирацию.Соответствующие концепции ЭТ, представленные на Рисунке 3, обсуждаются в разделе, посвященном концепциям эвапотранспирации.

Погодные параметры

Основными погодными параметрами, влияющими на эвапотранспирацию, являются радиация, температура воздуха, влажность и скорость ветра. Было разработано несколько процедур для оценки скорости испарения по этим параметрам. Испаряющая способность атмосферы выражается эвапотранспирацией эталонной культуры (ET _o ). Эвапотранспирация эталонной культуры представляет собой суммарное испарение со стандартизированной поверхности, покрытой растительностью.ET _o подробно описывается далее в этой главе, а также в главах 2 и 4.

Факторы урожая

Тип культуры, разновидность и стадия развития следует учитывать при оценке суммарного испарения от культур, выращиваемых на больших, хорошо управляемых полях. Различия в сопротивлении транспирации, высоте посевов, шероховатости, отражению, почвенному покрову и характеристикам укоренения культур приводят к разным уровням ЕТ в разных типах культур при одинаковых условиях окружающей среды.Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур при стандартных условиях (ET _c ) относится к потребности в испарении сельскохозяйственных культур, которые выращиваются на больших полях при оптимальной влажности почвы, отличном управлении и условиях окружающей среды и достигают полной продуктивности в данных климатических условиях.

Управление и условия окружающей среды

Такие факторы, как засоление почвы, плохое плодородие земли, ограниченное применение удобрений, наличие твердых или непроницаемых горизонтов почвы, отсутствие контроля над болезнями и вредителями и плохое управление почвой могут ограничивать развитие сельскохозяйственных культур и снижать эвапотранспирацию.Другими факторами, которые следует учитывать при оценке ET, являются почвенный покров, плотность растений и влажность почвы. Влияние влажности почвы на ЕТ в первую очередь определяется величиной водного дефицита и типом почвы. С другой стороны, слишком много воды приведет к переувлажнению, которое может повредить корень и ограничить поглощение воды корнем, подавляя дыхание.

При оценке нормы ЭТ необходимо дополнительно рассмотреть ряд методов управления, влияющих на климатические и культурные факторы, влияющие на процесс ЭП.Методы возделывания и тип метода орошения могут изменить микроклимат, повлиять на характеристики сельскохозяйственных культур или повлиять на увлажнение почвы и поверхности сельскохозяйственных культур. Ветрозащитный экран снижает скорость ветра и снижает скорость ET поля непосредственно за барьером. Эффект может быть значительным, особенно в ветреную, теплую и сухую погоду, хотя суммарное испарение от самих деревьев может компенсировать любое сокращение площади поля. Испарение почвы в молодом саду, где деревья находятся на большом расстоянии друг от друга, можно уменьшить, используя хорошо спроектированную систему капельного или капельного орошения.Капельницы поливают воду непосредственно в почву возле деревьев, оставляя большую часть поверхности почвы сухой и ограничивая потери на испарение. Использование мульчи, особенно при небольшом урожае, является еще одним способом существенного уменьшения испарения почвы. Анти-транспиранты, такие как закрывающий устьица, пленкообразующий или отражающий материал, уменьшают потери воды растениями и, следовательно, скорость транспирации.

РИСУНОК 4. Ссылка (ET _или ), обрезка эвапотранспирация при стандартной (ET _c ) и нестандартной условия (ET _{c прил.} )

Если полевые условия отличаются от стандартных, для корректировки ET _c требуются поправочные коэффициенты.Корректировка отражает влияние экологических и хозяйственных условий на поле на суммарное испарение сельскохозяйственных культур.

Контрольная культура эвапотранспирация (ET _o )
Урожай эвапотранспирация при стандартных условиях (ET _c )
Урожай эвапотранспирация в нестандартных условиях (ET _{c прил.} )

Различают (рис. 4) эвапотранспирацию эталонной культуры (ET _o ), эвапотранспирацию культур в стандартных условиях (ET _c ) и эвапотранспирацию культур в нестандартных условиях (ET _{c прил} ).ET _o — климатический параметр, выражающий испаряющую способность атмосферы. ET _c относится к эвапотранспирации с хорошо управляемых, больших, хорошо орошаемых полей, которые обеспечивают полную продуктивность в данных климатических условиях. Из-за неоптимального управления посевами и ограничений окружающей среды, которые влияют на рост урожая и ограничивают эвапотранспирацию, ET _c при нестандартных условиях обычно требует корректировки.

Эвапотранспирация эталонной культуры (ET

Уровень эвапотранспирации с эталонной поверхности, не считая недостатка воды, называется эвапотранспирацией эталонной культуры или эталонной эвапотранспирацией и обозначается как ET _o .Контрольная поверхность представляет собой гипотетическую контрольную траву с определенными характеристиками. Использование других наименований, таких как потенциальные ET, настоятельно не рекомендуется из-за двусмысленности их определений.

Концепция эталонной эвапотранспирации была введена для изучения потребности атмосферы в испарении независимо от типа сельскохозяйственных культур, их развития и методов управления. Поскольку на эталонной эвапотранспирационной поверхности имеется много воды, почвенные факторы не влияют на ЕТ. Отнесение ET к определенной поверхности дает ссылку на то, к какому ET от других поверхностей можно отнести. Это избавляет от необходимости определять отдельный уровень ЕТ для каждой культуры и стадии роста. Значения ET _или , измеренные или рассчитанные в разных местах или в разные сезоны, сопоставимы, поскольку они относятся к ET с одной и той же эталонной поверхности.

Единственными факторами, влияющими на ET _o , являются климатические параметры. Следовательно, ET _o является климатическим параметром и может быть вычислен на основе погодных данных.ET _или выражает испаряющую способность атмосферы в определенном месте и в определенное время года и не учитывает характеристики сельскохозяйственных культур и факторы почвы. Метод ФАО Пенмана-Монтейта рекомендуется как единственный метод определения ET _o . Этот метод был выбран потому, что он близко соответствует траве ET _или в оцениваемом месте, является физически обоснованным и явно включает в себя как физиологические, так и аэродинамические параметры. Кроме того, разработаны процедуры оценки недостающих климатических параметров.

Типичные диапазоны значений ET _o для различных агроклиматических регионов приведены в таблице 2. Эти значения предназначены для ознакомления неопытных пользователей с типичными диапазонами и не предназначены для прямого применения. Расчет эвапотранспирации эталонной культуры обсуждается в Части A этого справочника (Вставка 1).

Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур при стандартных условиях (ET

Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур при стандартных условиях, обозначаемая как ET _c , — это суммарное испарение здоровых, хорошо удобренных культур, выращенных на больших полях, при оптимальных условиях почвенной воды и достигающих полной продуктивности в данных климатических условиях.

ТАБЛИЦА 2. Среднее значение ET _o для различных агроклиматических регионов в мм / день

Количество воды, необходимое для компенсации потерь эвапотранспирации с посевного поля, определяется как потребность сельскохозяйственных культур в воде. Хотя значения эвапотранспирации сельскохозяйственных культур и потребности сельскохозяйственных культур в воде идентичны, потребность сельскохозяйственных культур в воде относится к количеству воды, которое необходимо подать, в то время как суммарное испарение сельскохозяйственных культур означает количество воды, которое теряется в результате эвапотранспирации. Потребность в воде для орошения в основном представляет собой разницу между потребностью сельскохозяйственных культур в воде и эффективными осадками.Потребность в поливной воде также включает дополнительную воду для выщелачивания солей и для компенсации неравномерности полива. Расчет потребности в воде для орошения не рассматривается в этой публикации, но будет темой будущего Документа по ирригации и дренажу.

Эвапотранспирацию культур можно рассчитать на основе климатических данных и путем прямого интегрирования факторов сопротивления растений, альбедо и сопротивления воздуха в подходе Пенмана-Монтейта. Поскольку по-прежнему имеется значительный недостаток информации по различным культурам, метод Пенмана-Монтейта используется для оценки стандартной эталонной культуры с целью определения ее эвапотранспирации, т.е.е., ET _или . Экспериментально определенные соотношения ET _c / ET _o , называемые коэффициентами культуры (K _c ), используются для связи ET _c с ET _o или ET _c = K _c ET _o .

Различия в анатомии листа, устьичных характеристиках, аэродинамических свойствах и даже альбедо приводят к тому, что эвапотранспирация культур отличается от эвапотранспирации эталонных культур в тех же климатических условиях. Из-за различий в характеристиках культур в течение вегетационного периода, K _c для данной культуры меняется от посева до сбора урожая.Расчет эвапотранспирации сельскохозяйственных культур при стандартных условиях (ET _c ) обсуждается в Части B этого справочника (Вставка 2).

Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур в нестандартных условиях (ET

Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур в нестандартных условиях (ET _{c adj} ) — это суммарное испарение сельскохозяйственных культур, выращенных в управляемых и экологических условиях, которые отличаются от стандартных. При выращивании сельскохозяйственных культур на полях реальная эвапотранспирация сельскохозяйственных культур может отклоняться от ET _c из-за неоптимальных условий, таких как присутствие вредителей и болезней, засоленность почвы, низкое плодородие почвы, нехватка воды или заболачивание.Это может привести к скудному росту растений, низкой плотности растений и может снизить уровень эвапотранспирации ниже ET _c .

Эвапотранспирация сельскохозяйственных культур в нестандартных условиях рассчитывается с использованием коэффициента водного стресса K _s и / или путем корректировки K _c для всех видов других стрессов и экологических ограничений на суммарное испарение сельскохозяйственных культур. Поправка к ET _c с учетом нехватки воды, управления и экологических ограничений обсуждается в Части C этого справочника (Вставка 3).

ET измерения
ET вычислено из метеорологических данные
ET оценены из панорамирования испарение

Измерение ET

Эвапотранспирацию измерить непросто. Для определения суммарного испарения необходимы специальные устройства и точные измерения различных физических параметров или водного баланса почвы с помощью лизиметров. Эти методы часто дороги, требуют точности измерений и могут быть полностью использованы только хорошо обученным исследовательским персоналом.Хотя эти методы не подходят для рутинных измерений, они по-прежнему важны для оценки оценок ET, полученных с помощью более косвенных методов.

РИСУНОК 5. Схематическое изображение суточного хода компонентов энергетического баланса над хорошо обводненной прозрачной поверхностью в безоблачный день

Энергетический баланс и микроклиматологические методы

Для испарения воды требуется относительно большое количество энергии, будь то явное тепло или лучистая энергия.Таким образом, процесс эвапотранспирации регулируется обменом энергии на поверхности растительности и ограничивается количеством доступной энергии. Из-за этого ограничения можно предсказать уровень эвапотранспирации, применив принцип сохранения энергии. Энергия, поступающая на поверхность, должна равняться энергии, покидающей поверхность за тот же период времени.

При выводе уравнения баланса энергии следует учитывать все потоки энергии. Уравнение для испаряющейся поверхности можно записать как:

R _n — G — l ET — H = 0 (1)

, где R _n — чистое излучение, H — явное тепло, G — тепловой поток почвы и l ET — поток скрытого тепла.Различные термины могут быть как положительными, так и отрицательными. Положительный R _n подает энергию на поверхность, а положительный G, l ET и H отводят энергию от поверхности (Рисунок 5).

В уравнении 1 учитываются только вертикальные потоки, а чистая скорость, с которой энергия передается горизонтально за счет адвекции, игнорируется. Следовательно, уравнение должно применяться только к большим, обширным поверхностям с однородной растительностью. Уравнение ограничено четырьмя компонентами: R _n , l ET, H и G.Другие энергетические термины, такие как тепло, запасенное или выделяемое в растении, или энергия, используемая в метаболической деятельности, не рассматриваются. Эти термины составляют лишь небольшую часть дневной чистой радиации и могут считаться незначительными по сравнению с другими четырьмя компонентами. .

Поток скрытого тепла (l ET), представляющий долю эвапотранспирации, может быть получен из уравнения баланса энергии, если известны все другие компоненты. Чистая радиация (R _n ) и потоки тепла почвы (G) могут быть измерены или оценены на основе климатических параметров.Однако измерения явного тепла (H) сложны и не могут быть легко получены. H требует точного измерения градиентов температуры над поверхностью.

Еще одним методом оценки суммарного испарения является метод массопереноса. Этот подход рассматривает вертикальное движение небольших частиц воздуха (водоворотов) над большой однородной поверхностью. Вихри переносят материал (водяной пар) и энергию (тепло, импульс) от испаряющейся поверхности и к ней. Предполагая стационарные условия и что коэффициенты вихревой передачи для водяного пара пропорциональны коэффициентам для тепла и количества движения, скорость эвапотранспирации может быть вычислена из вертикальных градиентов температуры воздуха и водяного пара с помощью коэффициента Боуэна. В других методах прямого измерения используются градиенты скорости ветра и водяного пара. Эти и другие методы, такие как ковариация завихрений, требуют точного измерения давления пара, а также температуры воздуха или скорости ветра на разных уровнях над поверхностью. Следовательно, их применение ограничено, прежде всего, исследовательскими ситуациями.

Почвенно-водный баланс

Эвапотранспирацию также можно определить путем измерения различных компонентов водного баланса почвы.Метод состоит из оценки входящего и выходящего потока воды в корневую зону сельскохозяйственных культур за некоторый период времени (Рисунок 6). Орошение (I) и осадки (P) добавляют воду в корневую зону. Часть I и P может быть потеряна из-за поверхностного стока (RO) и из-за глубокой перколяции (DP), которая в конечном итоге пополнит уровень грунтовых вод. Вода также может транспортироваться вверх капиллярным подъемом (CR) от неглубокого грунтового слоя к корневой зоне или даже перемещаться горизонтально подземным потоком в (SF _в ) или из (SF _из ) в корневую зону. Однако во многих ситуациях, за исключением условий с большими уклонами, SF _в и SF _из являются незначительными и могут быть проигнорированы. Испарение почвы и транспирация сельскохозяйственных культур истощают воду из корневой зоны. Если можно оценить все потоки, кроме эвапотранспирации (ET), то эвапотранспирацию можно вывести из изменения содержания влаги в почве (D SW) за период времени:

ET = I + P — RO — DP + CR ± D SF ± D SW (2)

Некоторые потоки, такие как подземный поток, глубокая просачивание и капиллярный подъем от уровня грунтовых вод, трудно оценить, и нельзя рассматривать короткие периоды времени.Метод водного баланса почвы обычно может дать оценки ЕТ только за длительные периоды времени порядка недельных или десятидневных периодов.

РИСУНОК 6. Водный баланс почвы корневой зоны

Лизиметры

Изолируя корневую зону сельскохозяйственных культур от окружающей среды и контролируя процессы, которые трудно измерить, различные члены уравнения почвенно-водного баланса могут быть определены с большей точностью. Это делается в лизиметрах, где культура растет в изолированных резервуарах, заполненных либо нарушенной, либо нетронутой почвой. В лизиметрах с прецизионным взвешиванием, где потеря воды напрямую измеряется изменением массы, эвапотранспирация может быть получена с точностью до нескольких сотых миллиметра, и можно учитывать небольшие периоды времени, такие как час. В лизиметрах без взвешивания суммарное испарение за заданный период времени определяется путем вычитания дренажной воды, собранной на дне лизиметров, из общего количества поступающей воды.

Требование к лизиметру состоит в том, чтобы растительность как внутри, так и непосредственно за пределами лизиметра была идеально согласована (одинаковая высота и индекс площади листа). Это требование исторически не соблюдалось в большинстве лизиметрических исследований и привело к сильно ошибочным и нерепрезентативным данным по ET _c и K _c .

Поскольку лизиметры сложно и дорого построить, а их эксплуатация и обслуживание требуют особого ухода, их использование ограничено конкретными исследовательскими целями.

ET вычислено по метеорологическим данным

Из-за сложности получения точных полевых измерений ET обычно рассчитывается на основе погодных данных. Было разработано большое количество эмпирических или полуэмпирических уравнений для оценки эвапотранспирации культур или контрольных культур на основе метеорологических данных. Некоторые из методов действительны только в определенных климатических и агрономических условиях и не могут применяться в условиях, отличных от тех, в которых они были первоначально разработаны.

Многочисленные исследователи проанализировали эффективность различных методов расчета для разных мест. В результате консультации экспертов, проведенной в мае 1990 года, в настоящее время метод ФАО Пенмана-Монтейта рекомендуется в качестве стандартного метода для определения и расчета эталонной эвапотранспирации, ET _o . ЕТ с поверхности сельскохозяйственных культур при стандартных условиях определяется коэффициентами культуры (K _c ), которые соотносят ET _c с ET _или . ЕТ от поверхностей сельскохозяйственных культур в нестандартных условиях регулируется коэффициентом водного стресса (K _s ) и / или путем изменения коэффициента культуры.

ET оценено из ванны испарителя

Испарение с открытой водной поверхности дает показатель комплексного воздействия излучения, температуры воздуха, влажности воздуха и ветра на эвапотранспирацию. Однако различия в воде и обрабатываемой поверхности приводят к значительным различиям в потерях воды с открытой водной поверхности и сельскохозяйственных культур.Поддон доказал свою практическую ценность и успешно использовался для оценки эталонного суммарного испарения путем наблюдения потерь от испарения с поверхности воды и применения эмпирических коэффициентов для соотнесения испарения из поддона с ET _o . Процедура описана в главе 3.

TGFβ-зависимая экспрессия PD-1 и PD-L1 контролирует анергию CD8 + Т-клеток при толерантности к трансплантату

Существенные изменения:

Несмотря на энтузиазм, основные проблемы еще предстоит решить, с помощью текстовых модификаций и / или дополнительной информации и / или доказательств, где это необходимо. 1) Нет никакого обоснования выбора семи генов для характеристики CD8 Т-клеток, таких как экспериментальные доказательства корреляции их экспрессии с функциональностью CD8 Т-клеток.

Мы приносим свои извинения за то, что не предоставили четкого обоснования выбора 7 проанализированных генов. Действительно, эти гены были выбраны по следующим причинам:

Во-первых, в моделях аллотрансплантата островков поджелудочной железы IFNγ является ключевым медиатором CD8 ⁺ + T-клеточного разрушения трансплантата (Diamond AS et al. J Иммунол 2000; Sleater M Am J Transplant 2007). Одиночное нарушение любого пути не продлевает выживаемость трансплантата. Напротив, одновременная потеря обоих путей ингибировала отторжение трансплантата.

Во-вторых, наши неопубликованные результаты показывают, что экспрессия мРНК Gzmb, Prf1, Fasl, Ifnγ, Tbx21 и Eomes увеличивалась со временем в островковых аллотрансплантатах с 7 по 14 день после трансплантации у необработанных мышей (изображение ответа автора 1 ).

В-третьих, это было показано доктором.Бенедита Роча, который установил мультиплексную ПЦР на отдельных Т-клетках CD8 ⁺ , показав, что коэкспрессия эффекторных генов, таких как те, которые мы использовали, позволяет идентифицировать субпопуляции CD8 ⁺ Т-клеток, присутствующие на разных фазах иммунного ответа и обеспеченные. с отчетливой воспалительной и / или убивающей способностью (Peixoto A et al. Genome Research 3004; Peixoto et al. J Exp Med 2007). Мы применили эту методологию в условиях трансплантации, чтобы лучше проанализировать аллореактивность CD8 ⁺ Т-клеток и их поведение в ответ на иммунотерапию антителом к ​​CD3.

Таким образом, мы выбрали для наших тестов ПЦР одиночных клеток факторы транскрипции T-bet и Eomes, которые контролируют экспрессию IFNγ, гранзимы A и B, перфорин и FasLigand, которые обеспечивают убивающую способность, и KLRG1, который маркирует терминально дифференцированные эффекторные Т-клетки. Эти точки и соответствующие ссылки были добавлены в раздел результатов (подраздел «Терапия CD3 Ab выборочно истощает Gzmb ⁺ Perf ⁺ CD8 ⁺ Т-лимфоциты и способствует анергии») исправленной рукописи.

Кинетика экспрессии гена эффектора внутри трансплантата у необработанных реципиентов.

островков поджелудочной железы от мышей BALB / c трансплантировали под капсулу почки реципиентов C57BL / 6. Аллотрансплантаты были извлечены на 7 и 14 день после трансплантации, и экспрессия мРНК Gzmb, Prf1, Fasl Ifnγ, Tbx21 и Eomes была проанализирована с помощью RT-qPCR (n = 4-5) (* p <0.05).

Кроме того, данные предполагают «анергию» инфильтрирующих трансплантат Т-клеток CD8 (а также Т-лимфоцитов CD8 в лимфоидных органах), но не показывают анализов, демонстрирующих такую ​​анергию в клеточной функции. Это вызывает особую озабоченность, поскольку «анергия» относится к неспособности клеток отторгать аллотрансплантаты, однако невосприимчивость клеток, по-видимому, связана с активным ингибированием, поскольку анти-PD1 или анти-PDL1 могут обратить его вспять. Термин «анергия» можно использовать как замену, так и подробное разъяснение.

Мы понимаем беспокойство редактора и рецензентов по поводу термина «анергия», который мы использовали для определения Т-клеток CD8 ⁺ , выделенных у толерантных мышей после терапии антителами против CD3. Мы приносим свои извинения, так как лучше вспомнили и обсудили данные, полученные из наших предыдущих работ, в которых проводились функциональные тесты. Действительно, как в островках поджелудочной железы, так и в моделях сердечного аллотрансплантата, опубликованных в 2012 и 2013 годах (You S. et al.Am J Transplant 2012; Goto R et al. Am J Transplant 2013), мы показали с помощью 20-часового анализа IFNγ Elispot, что общие клетки селезенки или очищенные CD8 ⁺ Т-клетки от реципиентов, получавших лечение антителами CD3, не могли отвечать при стимуляции донорскими антигенами (ответ на сторонние консервативные антигены). Кроме того, наши неопубликованные результаты показывают, что Т-клетки, инфильтрирующие трансплантат от реципиентов, получавших CD3 Ab, были неспособны создавать ответы IFNγ (20-часовой анализ Elispot) на антигены BALB / c, в отличие от ответов, полученных от необработанных реципиентов. Из этих результатов мы пришли к выводу, что Т-клетки, и особенно Т-клетки CD8 ⁺ , от толерантных мышей не реагировали на их родственные антигены.

Результаты, полученные в настоящей рукописи с помощью ПЦР одиночных клеток, анализа транскриптома и фенотипа, подтвердили «анергическую» природу Т-клеток CD8 ⁺ у толерантных мышей.

Наконец, наши данные подтверждают роль ингибирующих рецепторов в регуляции анергии Т-лимфоцитов, о чем свидетельствуют несколько отчетов в различных контекстах (Shrikant P et al.Иммунитет 1999; Wells AD et al. J Clin Invest 2001; Гринвальд Р. Дж. Иммунитет 2001; Tsushima F et al. Кровь 2007; Fife BT et al. Immunol Rev 2008; Епископ К.Д. и др. Cell Immunol 2009; Chikuma S et al. J Immunol 2009).

Для пояснения мы лучше описали наши предыдущие данные во Введении, Результаты (подраздел «Терапия CD3 Ab избирательно истощает Gzmb ⁺ Perf ⁺ CD8 ⁺ Т-лимфоцитов и способствует анергии». ) и Разделы для обсуждения и результаты анализа IFNγ Elispot с использованием Т-лимфоцитов, инфильтрирующих трансплантат, были включены в качестве нового рисунка 1 — рисунка в приложении 1.

2) Данные не дают никаких оценок количества клеток где-либо, ни в трансплантатах от нетолерантных и толерантных мышей, ни в экспериментах по переносу клеток мышам без RAG, что затрудняет оценку относительного воздействия истощения клеток по сравнению с анергией. . Популяции клеток нуждаются в более точном определении и статистической оценке их количества и изменений в нем с течением времени терапии.

Т-клеток у мышей-реципиентов, получавших CD3 Ab, по сравнению с необработанными мышами были подробно представлены в наших предыдущих публикациях, в которых сообщалось о толерогенном эффекте антител CD3 в условиях трансплантации (You S. et al.Am J Transplant 2012; Baas M et al. Transplant Proc 2013). Мы приносим свои извинения за то, что недостаточно вспомнили эти результаты в настоящем исследовании, которое важно для интерпретации данных.

CD4 ⁺ и CD8 ⁺ Т-клетки временно истощались в трансплантатах и ​​селезенке после 5-дневной обработки антителами к CD3. На периферии Т-клетки вернулись к своему нормальному уровню в течение 4-5 недель после лечения. Как показано на изображении ответа автора 2, в трансплантированных островках количество Т-клеток CD8 ⁺ оставалось низким и стабильным до 100 дня после трансплантации и лечения антителами к CD3 (т.е.е. отсутствие значительного накопления de novo после удаления антител CD3 из кровообращения). Количество CD4 ⁺ Т-клеток увеличивалось, но оставалось значительно сниженным в течение длительного времени по сравнению с количеством, обнаруженным у необработанных реципиентов. Этот момент был разъяснен во Введении. К мышам RAG ^{— / —} лечение антителами против CD3 не применялось. Выполнялась только инфузия клеток и оценивалась выживаемость островкового трансплантата.

Подсчет Т-клеток внутри трансплантата.

CD3 применяли на +7 день после трансплантации в течение 5 дней (серая зона).

3) В рукописи необходимо признать, что доказательства Fas-зависимости избирательного истощения CD8 T-клеток, экспрессирующих гранзим B и перфорин, пока коррелированы и потребуют таких подходов, как блокада FasL, чтобы быть окончательными.

Как и просили, мы теперь включили результаты, показывающие аллотрансплантаты островков поджелудочной железы у мышей, получавших анти-FasL-антитела в сочетании с CD3-антителами. Они представлены на новом рисунке 2. У этих реципиентов терапия антителом к ​​CD3 не вызвала долговременного выживания трансплантата и, следовательно, иммунной толерантности. Введение антител к FasL аннулировало индуцированное антителом CD3 истощение Т-клеток, в частности, истощение Т-клеток CD8 ⁺ , инфильтрирующих островковые аллотрансплантаты (новая фигура 2В).Как и ожидалось, экспрессия FasL ингибировалась на Т-клетках CD8 ⁺ внутри трансплантата (новая фигура 2С). Интересно, что введение анти-FasL также ингибировало индуцированную антителом CD3 активацию ингибиторного рецептора PD-L1 на Т-клетках CD8 ⁺ внутри трансплантата (новый рисунок 3 — приложение к рисунку 3). Эти точки теперь включены в раздел результатов, в конце подраздела «Терапия CD3 Ab выборочно истощает Gzmb ⁺ Perf ⁺ CD8 ⁺ Т-лимфоцитов и способствует анергии» и в подраздел «Инфильтрация трансплантата. CD8 ⁺ Т-клетки проявляют ингибирующий фенотип после терапии CD3 Ab », а также в третьем абзаце Обсуждения.

4) Кажется несоответствие между количеством экспрессии белка ( Рисунок 1 — рисунок 2, приложение 2 ) и частотой клеток, экспрессирующих белок ( Рисунок 1 ). Таким образом, количество FasL, нормализованное до CD3, на ~ 65% меньше у обработанных мышей по сравнению с необработанными на 14-й день ( Рисунок 1 — приложение к рисунку 2A ), в то время как частота клеток FasL ⁺ на ~ 50% БОЛЬШЕ ( Рисунок 1A). ). Уменьшение количества гранзима B более резко (, рисунок 1 — приложение к рисунку 2A ), чем по частоте (, рисунок 1A, ).Критерии оценки экспрессии в Рисунок 1 следует тщательно описать, поскольку, если количества белка на клетку значительно различаются, клетки в разные моменты времени могут иметь разное происхождение или функции.

Приносим извинения за явное несоответствие. На рисунке 1 и рисунке 1 — приложение 2 показаны данные мРНК, полученные на разных популяциях клеток и с использованием различных методологий, которые обеспечивают дополнительные результаты. Рисунок 1 — рисунок в приложении 2 представляет результаты ПЦР на островковых аллотрансплантатах в целом, и анализ предоставил глобальный профиль экспрессии генов, показывающий подавление цитотоксической / воспалительной сигнатуры после терапии антителом к ​​CD3, включая Gzmb и Fasl . Рисунок 1 сфокусирован на 72 отдельных внутри трансплантатных CD8 ⁺ Т-клетках, подвергнутых мультиплексной ПЦР. Поскольку количественная оценка мРНК не проводилась, мы не можем исключить, что, хотя доля мРНК Fasl , экспрессирующих CD8 ⁺ Т-клеток, увеличилась после обработки CD3 Ab, количество мРНК Fasl на отдельные клетки уменьшилось. Однако совместная экспрессия воспалительных и цитотоксических генов предоставила важную информацию о гетерогенности клеток и об индивидуальном поведении Т-клеток в среде трансплантата.Действительно, 2/3 из Fasl , экспрессирующих CD8 ⁺ Т-клеток от необработанных реципиентов, коэкспрессировали Gzmb . У хозяев, получавших CD3 Ab, только 1/3 коэкспрессировала Gzmb , а 1/3 коэкспрессировала какие-либо другие воспалительные / цитотоксические гены. Это предполагает, что мРНК Fasl , экспрессирующая Т-клетки CD8, ⁺ , обладает различными функциональными свойствами, индуцированными в ответ на аллоиммунную стимуляцию и лечение антителом CD3.

Переменные результаты между рис. 1 и рис. 1 — дополнение к рисунку 2 еще раз подтверждают преимущества проведения экспериментов с одноклеточной ПЦР.Интересно, что анализ проточной цитометрии подтвердил результаты, полученные на уровне отдельных клеток, то есть увеличение экспрессии белка FasL на Т-клетках CD8 ⁺ внутри трансплантата после терапии антителами к CD3 (рис. 1D). Эти моменты обсуждались в Обсуждении исправленной рукописи (третий абзац).

5) Данные не предоставляют доказательств антиген-специфичности толеризации или ее поддержания у RAG-нулевых мышей, ни аллоспецифичность отдельных CD8 Т-клеток официально не задокументирована.

Что касается точек № 1 и 2, антигенная специфичность иммунной толерантности, индуцированной антителами к CD3 по отношению к аллотрансплантатам островков поджелудочной железы, была продемонстрирована в нашей предыдущей работе (You S. et al. Am J Transplant 2012). Мыши-реципиенты, которые показали долгосрочную выживаемость островкового трансплантата после лечения антителами к CD3 на +7 день после трансплантации, были снова признаны диабетиками на +100 день после трансплантации либо путем инъекции однократной высокой дозы стрептозотоцина, либо после нефрэктомии почки. несущие островковые прививки.У всех реципиентов наблюдалась гипергликемия, по оценке уровня глюкозы в крови> 400 мг / дл. Затем проводили трансплантацию вторых островков от исходных доноров (BALB / c) или сторонних доноров (C3H) на контрольной почке. Островки BALB / c выживали неопределенно долго в отличие от островков C3H, которые отторгались в течение 20-30 дней, тем самым демонстрируя, что антиген-специфическая толерантность действительно индуцировалась у реципиентов, получавших антитело к CD3. Этот момент был добавлен во Введении (четвертый абзац).

Кроме того, эксперименты ex vivo (IFNγ Elispot) показали, что CD8 ⁺ Т-клетки селезенки мышей, обработанных CD3 Ab, неспособны вызывать донор-специфические ответы, в то время как ответы на сторонние антигены были нормальными (You S. et al.Am J Transplant 2012).

Наконец, в отличие от аллогенных островков поджелудочной железы BALB / c, сингенные островки не отторгались у реципиентов RAG ^{— / —} , инфузированных 4 неделями ранее Т-клеток CD8 ⁺ , что подчеркивает аллоспецифичность восстановленных Т-лимфоцитов CD8 ⁺ от мышей, получавших CD3 Ab. Этот новый результат теперь проиллюстрирован на Рисунке 5 — добавлении к рисунку 1.

6) Из описания методов неясно, использовались ли при переносе Т-клеток CD8 в RAG-нулевые мыши клетки интрансплантата или клетки селезенки для переноса.Поскольку было перенесено 3 миллиона клеток, вполне вероятно, что использовались Т-клетки селезенки. Данные по экспрессии генов и фенотипированию показывают некоторые различия между CD8 Т-клетками внутри трансплантата и селезенки от мышей, толеризованных против CD3. Однако Т-клетки CD8 внутри трансплантата широко охарактеризованы, в то время как Т-клетки CD8 селезенки аллотолеризуются достаточно эффективно. Это затрудняет интерпретацию механистической значимости паттернов, наблюдаемых в Т-клетках CD8 внутри трансплантата.

Этот момент понятен, и мы приносим свои извинения за недостаточно подробный план экспериментов.Мы использовали CD8 ₊ Т-клетки из селезенки мышей, обработанных толерантными антителами к CD3, для переноса клеток мышам RAG ^{— / —} . Этот момент был разъяснен в «Результатах» (подраздел «Постоянное присутствие аллоантигена и путь PD-1 / PD-L1 являются обязательными для индукции и поддержания CD3 Ab-индуцированной толерантности Т-клеток CD8 ⁺ ») и «Материалы и методы». (подраздел «Приемные переводы»). Мы использовали клетки селезенки по следующим причинам. Во-первых, технически было невозможно восстановить Т-клетки CD8 ⁺ из островковых аллотрансплантатов в количестве, достаточном для проведения экспериментов по переносу.Во-вторых, что более важно, как упоминалось в пунктах 1 и 5, в нашей предыдущей работе мы показали, что очищенные селезенкой CD8 ⁺ Т-клетки неспособны отвечать на донорские антигены после терапии антителами CD3 (You S. et al. Am J Transplant 2012 ). Таким образом, невосприимчивость CD8 ⁺ Т-клеток была обнаружена на периферии, что отражало то, что наблюдалось внутри островковых аллотрансплантатов (то есть отсутствие деструкции трансплантата). Наконец, экспрессия PD-1 и PD-L1 также усиливалась на CD8 ⁺ T-клетках селезенки после терапии антителом CD3 и до 100 дня после трансплантации по сравнению с необработанными реципиентами (фигура 3 — рисунок в приложении 2). Таким образом, Т-клетки CD8 ₊ селезенки проявляли ключевые функциональные особенности, которые отражали то, что наблюдали в островковых аллотрансплантатах, и мы решили использовать их для исследования толерантности Т-клеток CD8 ⁺ в экспериментах по переносу.

[Примечание редакции: до принятия были запрошены дополнительные исправления, как описано ниже.]

Рукопись была улучшена, но остались некоторые проблемы, которые необходимо решить до принятия, как указано ниже:

1) На Рисунке 2B «n» для CD3 + FasL abs выглядит равным 2.Это совсем немного. Соответствующий рисунок (2А) показывает, что исследовали 4 животных. Это требует уточнения.

Мы понимаем озабоченность рецензентов. Мы обработали в общей сложности 6 мышей-реципиентов антителами CD3, объединенными с FasL Abs. Двое из них были умерщвлены на 14-й день после трансплантации, то есть сразу после последней инъекции Ab, для оценки влияния блокады FasL на выживаемость и фенотип Т-клеток CD8 ⁺ внутри трансплантата (рис. 2B-C и новая панель, рис. 3C). ).Остальные четыре использовались для мониторинга выживаемости или отторжения трансплантата, показанного на рисунке 2A. Этот момент поясняется в легенде измененных рисунков 2B-C и 3C.

2) Если есть данные о клетках CD8 ⁺ мышей, получавших CD3 + FasL abs, их было бы полезно включить.

По запросу мы включили новые данные о фенотипе CD8 ₊ Т-клеток, выделенных из островковых аллотрансплантатов после комбинированной обработки CD3 + FasL Ab.Теперь мы показываем, что эти CD8 ⁺ Т-клетки экспрессируют повышенные уровни CD25 и T-bet по сравнению с таковыми, полученными от реципиентов, получавших только CD3 Ab, что подчеркивает восстановление эффекторных функций после блокады FasL. Эти результаты показаны на исправленном Рисунке 3C (новая панель) и описаны в подразделе «Проникающие в трансплантат CD8 ⁺ Т-клетки представляют ингибирующий фенотип после терапии CD3 Ab.

3) индуцированная антителом CD3 повышающая регуляция PD-L1 на Т-клетках CD8 ⁺ внутри трансплантата ингибировалась после блокады in vivo FasL; — лучше всего включить Рисунок 3 — приложение к рисунку 3 в основную рукопись.

По запросу мы включили этот результат в исправленную рукопись, рис. 3C (новая панель).

4) Хотя Fas / FasL является хорошо известным путем гибели клеток, было бы разумно рассмотреть, как это может происходить. – — это самоубийство или соседние клетки предоставляют летальный лиганд? Функциональна ли коэкспрессия Fas / FasL на одной и той же клетке? По крайней мере, проблему нужно признать и обсудить.

Как и просили, мы обсудили этот вопрос в третьем абзаце Обсуждения.Мы продемонстрировали, что Т-клетки экспрессировали как Fas, так и FasL после обработки CD3 Ab. Наши результаты предполагают, вместе с предыдущими сообщениями с использованием гибридом или клонов Т-клеток, что апоптоз происходит за счет запуска Fas соседними Т-клетками, экспрессирующими FasL (Brunner T. et al. Nature 1995, Ayroldi E et al. Blood 1997).

5) Пояснение к рисунку 4C: должна ли быть точка на d100 при введении анти-PD-L1? Другими словами, контролировали ли трансплантаты до d100 после инъекции анти-PD-L1? Поскольку количество мышей невелико, можно ли утверждать, что те, которые действительно отвергают после анти-PD-L1, действительно не отказывались до d100, когда вводили Ab?

Мы приносим свои извинения за то, что не предоставили четкую экспериментальную схему для рисунка 4C. Короткий курс лечения (5 дней) антителами к CD3 индуцировал постоянную выживаемость островков поджелудочной железы BALB / c, трансплантированных под капсулу почки мышей C57BL / 6. На 100-й день после трансплантации, то есть после установления толерантности, мышей-реципиентов лечили антителами против PD-L1 или контрольным изотипом IgG2a. Отторжение трансплантата произошло через 2-3 недели. Для пояснения мы изменили текст в подразделе «Постоянное присутствие аллоантигена и запуск пути PD-1 / PD-L1 являются обязательными для индукции и поддержания CD3 Ab-индуцированной толерантности к CD8 ⁺ Т-клеток. »И легенда на Рисунке 4C.

6) В эксперименте на Рисунке 5, предположительно, толерантность была потеряна в течение 2 месяцев в отсутствие островков BALB / c. Не отторгали ли реципиенты клеток селезенки RAG ^{— / —} от толерантных мышей B6 островки, которые были трансплантированы сразу после переноса клеток? ( Рисунок 5 — дополнение к рисунку 1 не рассматривает этот элемент управления. )

В соответствии с запросом, теперь мы показываем на одной цифре (рис. 5) выживаемость трансплантата, полученную при трансплантации островков, которая была проведена либо в день переноса Т-клеток CD8 ⁺ (D0), либо через 4 недели (4 недели) или через 2 месяца после этого. перенос клеток (2мес.).Выживаемость контрольного трансплантата сингенных островков также представлена ​​на рисунке 5. Поэтому рисунок 5 — приложение 1 был удален. Текст с описанием результатов в подразделе «Постоянное присутствие аллоантигена и запуск пути PD-1 / PD-L1 является обязательным для индукции и поддержания CD3 Ab-индуцированной толерантности Т-клеток CD8 ⁺ », был изменен.

7) Разъяснение значения рисунка 6: Чем объясняются различия сайтов в экспрессии Tgfb1, поскольку TGFb индуцировался в культуре, и поскольку растворимый цитокин, вероятно, будет иметь эффекты на всех сайтах?

На фиг. 6В показана экспрессия мРНК Tgfb ex-vivo отдельными Т-клетками CD8 ⁺ и CD4 ⁺ , отсортированными из селезенки или островковых аллотрансплантатов необработанных или обработанных CD3 Ab мышей. Результаты показали, что большая часть Т-клеток, присутствующих в аллотрансплантатах островков, но не в селезенке, продуцирует TGFβ после введения CD3 Ab. В этих экспериментах культивирование не проводилось. Для ясности мы изменили текст в подразделе «Эффективная передача сигналов TGFβ / TGFβR способствует экспрессии PD-1 и PD-L1 на трансплантате, инфильтрирующем Т-клетки CD8 ⁺ , и требуется для толерантности трансплантата, индуцированной CD3 Ab».

8) Последнее предложение Результатов — EOMES выполняет функции, отличные от того, чтобы служить фактором транскрипции, связанным с развитием клеток Th2.Было бы полезно обсудить возможное объяснение его увеличения в толеризованных обработанных клетках.

Повышенная экспрессия Eomes в CD3 Ab-индуцированных толерантных Т-клетках CD8 ₊ действительно является новым посланием нашей работы. В основном было показано, что Eomes играет ключевую роль в дифференцировке CD8 ⁺ Т-клеток и приобретении фенотипа эффекторной памяти (Intlekofer M et al. Nat Immunol 2005). Однако исследования на моделях хронических инфекций у человека и мыши (ВИЧ, LCMV) показали, что экспрессия Eomes вирус-специфическими Т-клетками CD8 ⁺ была связана с высокой экспрессией ингибирующих рецепторов и нарушением функций (Doering TA et al.Иммунитет 2012; Палей М.А. и соавт. Наука 2012; Buggert M et al. Plos Pathogens 2014). В нашей модели трансплантата, как подробно описано ниже, путь PD-1 / PD-L1 является обязательным для толерантности Т-клеток CD8 ₊ . Таким образом, повышенная экспрессия Eomes в сочетании с PD-1 / PD-L1 может характеризовать анергизированные Т-клетки CD8 ⁺ , индуцированные после терапии CD3 Ab. Это открытие подчеркивает проблему молекулярной связи между Eomes и PD-1 / PD-L1. Наконец, одной важной особенностью, общей для нашей модели и инфекционной среды, является постоянное присутствие родственных антигенов.Следовательно, мы можем предположить, что хроническая антигенная стимуляция доставляет сигналы, индуцирующие предпочтительную и устойчивую экспрессию Eomes. Этот пункт включен в шестой абзац раздела «Обсуждение».

9) В интересах краткости обсуждение может быть сокращено в тексте, который не обязательно подтверждается данными, например, в расширенном обсуждении экспрессии PD-L1, когда экспрессия PD-L1 не изучалась в островковых трансплантатах.

По запросу, обсуждение было сокращено, чтобы лучше сфокусировать послание нашей работы.

Глоссарий по солнечной энергии | Министерство энергетики

S

жертвенный анод — кусок металла, закопанный рядом с конструкцией, которая должна быть защищена от коррозии. Металл расходуемого анода предназначен для коррозии и уменьшения коррозии защищаемой конструкции.

Спутниковая энергосистема (SPS) — Концепция обеспечения большого количества электроэнергии для использования на Земле от одного или нескольких спутников на геостационарной околоземной орбите.Очень большой массив солнечных элементов на каждом спутнике будет обеспечивать электричество, которое будет преобразовано в микроволновую энергию и направлено на приемную антенну на земле. Там она будет преобразована в электричество и распределена так же, как и любая другая централизованно генерируемая энергия, через сеть.

планирование — Общая практика обеспечения того, чтобы генератор был зафиксирован и доступен, когда это необходимо. Это также может относиться к составлению графиков импорта или экспорта энергии в зону балансирования или из нее.

Барьер Шоттки — Барьер ячейки, установленный как граница раздела между полупроводником, например кремнием, и листом металла.

scribing — Вырезание сеточного рисунка канавок в полупроводниковом материале, как правило, с целью создания межсоединений.

герметичная батарея — батарея с невыполненным электролитом и закрывающейся вентиляционной крышкой, также называемая аккумуляторной батареей с регулируемым клапаном. Электролит добавлять нельзя.

сезонная глубина разряда — поправочный коэффициент, используемый в некоторых процедурах определения размера системы, который «позволяет» батарее постепенно разряжаться в течение 30-90-дневного периода плохой солнечной инсоляции. Этот фактор приводит к немного меньшей фотоэлектрической батарее.

аккумулятор — аккумулятор, который можно перезаряжать.

саморазряд — Скорость, с которой батарея без нагрузки теряет свой заряд.

полупроводник — Любой материал, который имеет ограниченную способность проводить электрический ток. Некоторые полупроводники, включая кремний, арсенид галлия, диселенид меди, индия и теллурид кадмия, уникально подходят для процесса фотоэлектрического преобразования.

полукристаллический — См. мультикристаллический.

Соединение серии — Способ соединения фотоэлементов путем соединения положительных выводов с отрицательными выводами; такая конфигурация увеличивает напряжение.

Контроллер серии — Контроллер заряда, который прерывает зарядный ток путем размыкания цепи фотоэлектрической (PV) матрицы. Элемент управления включен последовательно с фотоэлектрической панелью и батареей.

Регулятор серии — Тип регулятора заряда аккумулятора, в котором ток зарядки регулируется переключателем, подключенным последовательно с фотоэлектрическим модулем или массивом.

последовательное сопротивление — Паразитное сопротивление току в элементе из-за таких механизмов, как сопротивление основной части полупроводникового материала, металлических контактов и межсоединений.

Аккумулятор мелкого цикла — Аккумулятор с небольшими пластинами, который не выдерживает большого количества разрядов до низкого уровня заряда.

Срок годности батарей — Продолжительность времени, в течение которого при определенных условиях батарея может храниться, чтобы сохранить ее гарантированную емкость.

ток короткого замыкания (Isc) — ток, свободно протекающий через внешнюю цепь без нагрузки или сопротивления; максимально возможный ток.

Контроллер шунта — Контроллер заряда, который перенаправляет или шунтирует зарядный ток от батареи. Контроллеру требуется большой радиатор для отвода тока от короткозамкнутой фотоэлектрической батареи. Большинство контроллеров шунта предназначены для небольших систем мощностью 30 ампер или меньше.

Шунтирующий регулятор — Тип регулятора заряда аккумуляторной батареи, в котором зарядный ток регулируется переключателем, подключенным параллельно фотоэлектрическому (PV) генератору.Замыкание фотоэлектрического генератора предотвращает перезарядку аккумулятора.

Процесс Сименс — коммерческий метод получения очищенного кремния.

кремний (Si) — полуметаллический химический элемент, который является отличным полупроводниковым материалом для фотоэлектрических устройств. Он кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке, как алмаз. Обычно он содержится в песке и кварце (в виде оксида).

синусоида — форма волны, соответствующая одночастотному периодическому колебанию, которое может быть математически представлено как функция амплитуды в зависимости от угла, при котором значение кривой в любой точке равно синусу этого угла.

синусоидальный инвертор — инвертор, вырабатывающий синусоидальные формы мощности коммунального качества.

Монокристаллический материал — Материал, состоящий из монокристалла или нескольких крупных кристаллов.

Кремний монокристаллический — Материал с монокристаллическим образованием. Многие фотоэлементы изготовлены из монокристаллического кремния.

Одноступенчатый контроллер — Контроллер заряда, который перенаправляет весь зарядный ток, когда батарея приближается к полному состоянию заряда.

smart grid — Интеллектуальная электроэнергетическая система, которая регулирует двусторонний поток электроэнергии и информации между электростанциями и потребителями для управления работой сети.

мягкие затраты — Неаппаратурные затраты, связанные с фотоэлектрическими системами, такие как финансирование, получение разрешений, установка, подключение и проверка.

солнечный элемент — См. Фотоэлектрический элемент .

солнечная постоянная — Среднее количество солнечного излучения, которое достигает верхних слоев атмосферы Земли на поверхности, перпендикулярной солнечным лучам; равно 1353 Вт на квадратный метр или 492 британских тепловых единицы на квадратный фут.

солнечное охлаждение — Использование солнечной тепловой энергии или солнечного электричества для питания охлаждающего устройства. Фотоэлектрические системы могут питать испарительные охладители («болотные» охладители), тепловые насосы и кондиционеры.

солнечная энергия — Электромагнитная энергия, передаваемая солнцем (солнечное излучение). Сумма, которая достигает Земли, равна одной миллиардной общей произведенной солнечной энергии, или примерно 420 триллионов киловатт-часов.

Кремний солнечного качества — Кремний промежуточного качества, используемый в производстве солнечных элементов. Дешевле, чем кремний электронного качества.

солнечная инсоляция — См. инсоляция.

солнечное излучение — См. освещенность.

солнечный полдень — Время суток в определенном месте, когда солнце достигает своей самой высокой видимой точки на небе.

солнечная панель — См. Фотоэлектрическая (PV) панель .

солнечный ресурс — количество солнечной инсоляции, получаемой площадкой, обычно измеряется в кВтч / м2 / день, что эквивалентно количеству солнечных часов в пик.

солнечный спектр — Общее распределение электромагнитного излучения, исходящего от Солнца. Различные области солнечного спектра описываются диапазоном длин волн. Видимая область простирается от 390 до 780 нанометров (нанометр составляет одну миллиардную часть одного метра). Около 99 процентов солнечного излучения содержится в диапазоне длин волн от 300 нм (ультрафиолет) до 3000 нм (ближний инфракрасный). Комбинированное излучение в диапазоне длин волн от 280 до 4000 нм называется широкополосным или полным солнечным излучением.

солнечные тепловые электрические системы — Технологии преобразования солнечной энергии, которые преобразуют солнечную энергию в электричество путем нагрева рабочей жидкости для питания турбины, приводящей в действие генератор. Примеры этих систем включают центральные приемные системы, параболическую тарелку и солнечный желоб.

объемный заряд — См. Барьер ячейки .

удельный вес — Отношение веса раствора к весу равного объема воды при заданной температуре.Используется как индикатор уровня заряда аккумулятора.

вращающийся резерв — Электростанция или энергосистема подключены и работают на малой мощности, превышающей фактическую нагрузку.

Ячейка с разделенным спектром — Составное фотоэлектрическое устройство, в котором солнечный свет сначала разделяется на спектральные области с помощью оптических средств. Затем каждая область направляется в другой фотоэлектрический элемент, оптимизированный для преобразования этой части спектра в электричество. Такое устройство обеспечивает значительно большее общее преобразование падающего солнечного света в электричество. См. Также многопереходное устройство.

распыление — Процесс, используемый для нанесения фотоэлектрического полупроводникового материала на подложку с помощью процесса физического осаждения из паровой фазы, при котором высокоэнергетические ионы используются для бомбардировки элементарных источников полупроводникового материала, которые выбрасывают пары атомов, которые затем осаждаются тонкими слоями на субстрат.

прямоугольная волна — форма волны, имеющая только два состояния (т. Е. Положительное или отрицательное). Прямоугольная волна содержит большое количество гармоник.

Преобразователь прямоугольной формы — Тип инвертора, который выдает выходной сигнал прямоугольной формы. Он состоит из источника постоянного тока, четырех переключателей и нагрузки. Переключатели представляют собой силовые полупроводники, которые могут пропускать большой ток и выдерживать высокое номинальное напряжение. Переключатели включаются и выключаются в правильной последовательности, с определенной частотой.

Эффект Стэблера-Вронски — Тенденция эффективности преобразования солнечного света в электричество фотоэлектрических устройств на аморфном кремнии ухудшаться (снижаться) при первоначальном воздействии света.

Автономная система — Автономная или гибридная фотоэлектрическая система, не подключенная к сети. Может иметь или не иметь хранилища, но для большинства автономных систем требуются батареи или какой-либо другой вид хранилища.

стандартные условия отчетности (SRC) — Фиксированный набор условий (включая метеорологические), в которые данные электрических характеристик фотоэлектрического модуля переводятся из набора фактических условий испытаний.

стандартные условия испытаний (STC) — Условия, при которых модуль обычно испытывается в лаборатории.

ток в режиме ожидания — Это величина тока (мощности), используемая инвертором при отсутствии активной нагрузки (потеря мощности). КПД инвертора самый низкий при низкой нагрузке.

Монтаж на стойке — Метод монтажа фотоэлектрической батареи на наклонной крыше, который включает установку модулей на небольшом расстоянии над скатной крышей и их наклон под оптимальным углом.

Ячейка с недостатком электролита — Батарея, содержащая мало свободного жидкого электролита или не содержащая его.

Состояние заряда (SOC) — Доступная оставшаяся емкость аккумулятора, выраженная в процентах от номинальной емкости.

аккумуляторная батарея — Устройство, способное преобразовывать энергию из электрической в ​​химическую форму и наоборот. Реакции почти полностью обратимы. Во время разряда химическая энергия преобразуется в электрическую и потребляется во внешней цепи или аппарате.

расслоение — Состояние, возникающее при изменении концентрации кислоты в электролите аккумулятора сверху вниз.Периодическая контролируемая зарядка при напряжениях, вызывающих выделение газа, приведет к перемешиванию электролита. См. Также выравнивание .

строка — Ряд фотоэлектрических модулей или панелей, соединенных между собой последовательно для создания рабочего напряжения, необходимого для нагрузки.

Рынки электроэнергии с суб-почасовой оплатой — Рынки электроэнергии, работающие с шагом в 5 минут. Примерно 60% всей электроэнергии в Соединенных Штатах в настоящее время продается на субчасовых рынках, работающих с 5-минутными интервалами, так что максимальная гибкость может быть получена от парка генераторов.

подложка — Физический материал, на который наносится фотоэлектрический элемент.

подсистема — Любой из нескольких компонентов фотоэлектрической системы (например, массив, контроллер, батареи, инвертор, нагрузка).

сульфатирование — Состояние, поражающее неиспользуемые и разряженные батареи; Вместо обычных крошечных кристаллов на пластине растут крупные кристаллы сульфата свинца, что затрудняет подзарядку аккумулятора.

сверхпроводящий магнитный накопитель энергии (SMES) — технология SMES использует сверхпроводящие характеристики низкотемпературных материалов для создания интенсивных магнитных полей для хранения энергии.Он был предложен в качестве варианта хранения для поддержки широкомасштабного использования фотоэлектрической энергии как средства сглаживания колебаний в выработке электроэнергии.

сверхпроводимость — Резкое и сильное увеличение электропроводности некоторых металлов при приближении температуры к абсолютному нулю.

superstrate — Покрытие на солнечной стороне фотоэлектрического модуля, обеспечивающее защиту фотоэлектрических материалов от ударов и ухудшения окружающей среды, при этом обеспечивая максимальное пропускание соответствующих длин волн солнечного спектра.