Ann. For. Sci. 63 (2006) 653-660
DOI: 10.1051/forest:2006046

Infrared images of heat fields around a linear heater in tree trunks: what can be learned about sap flow measurement?

Helmut Tributsch^a, Nadezhda Nadezhdina^b and Jan Cermak<sup>b

a</sup>  Hahn-Meither Institute, Dept. Solare Energetik, 14109 Berlin, Germany
^b  Institute of Forest Ecology, Mendel University of Agriculture and Forestry, Zemedelska 3, Brno 61300, Czech Republic

(Received 23 September 2005; accepted 22 February 2006; published online 18 October 2006)

Abstract - This contribution aims at improving the understanding of sap flow measurements in trees. Infrared heat field images taken around heating needles in sap transporting tree trunks are characterized by isotherms of elliptic shape with the heating needle in the lower focus. Increasing sap flow increases the eccentricity of the elliptic heat field. This dynamics of ellipses provides a simplified experimental-mathematical approach for the understanding and evaluation of the otherwise very complicated heat transfer- and distribution-problem involved. The results obtained are used to discuss criteria for possible improved positioning patterns for needle sensors aimed for sap flow calculation using the dynamics of ellipses.

Résumé - Images infrarouges des champs de chaleur autour d'un radiateur linéaire dans les troncs des arbres : que peut-on apprendre au sujet de la mesure du flux de sève ?. Cet article vise à améliorer la compréhension des mesures du flux de sève dans les arbres. Des images infrarouges prises autour des aiguilles de chauffage dans les troncs transportant la sève ont été caractérisées par des isothermes de forme elliptique avec l'aiguille chauffante dans le foyer le plus bas. L'accroissement du flux de sève accroît l'excentricité du champ de chaleur elliptique. Ces dynamique des ellipses fournissent une approche expérimentale et mathématique simplifiée pour la compréhension et l'évaluation autrement très compliquée du problème du transfert de chaleur. Les résultats obtenus sont utilisés pour juger de l'exactitude de la dissipation de la chaleur (HD) et de la déformation du champ de chaleur (HDF), des mesures techniques et discuter des critères pour une possible amélioration des modèles de positionnement des aiguilles détecteurs visant à calculer le flux de sève en utilisant les dynamiques des ellipses.

Key words: ellipse / heat dissipation method / heat field deformation method / linear heater / sensor geometry

Mots clés : méthode de la dissipation de la chaleur / méthode de la déformation du champ de chaleur / radiateur linéaire / géométrie du détecteur

Corresponding author: Tributsch@hmi.de

© INRA, EDP Sciences 2006