非理想の渦共分散部位におけるCO2フラックスの測定

提示されたプロトコルは、ポーランドの現在再植林された風打ちサイト上で、限られた面積を持つすべてのタイプの短い天蓋生態系に適用可能な非典型的な場所で渦共分散法を使用します。測定サイトの設定ルール、フラックス計算と品質管理、最終結果分析の詳細について説明します。

このプロトコルは、渦共分散サイトのセットアップとゼロからの測定パフォーマンスのステップバイステップの説明であり、空間的に制限された生態系にうまく適用できます。このプロトコルは、厳密な要件を満たす必要があることを認識しやすくしていると考えています。共分散技術は、理想的でない場所でも十分に適用できます。

一度視覚的な形で提示されると、このプロトコルは、渦共分散技術を強制的に使用する非専門家のための最初で比較的簡単な選択として使用することができます。まず、高さマップで、EC法の基本的な要件を満たすために、比較的均質で平坦な地形で測定部位の位置を選択します。障害物のない場所を選択し、調査対象のエリアが設置するセンサーの高さの少なくとも100倍の高さを各方向に延びるようにします。

現場では、風速計を使用して1年間の風向きを調査したり、最寄りの気象台からのデータを分析したりします。使用する EC システムを決定します。電源に制限がない場合や過酷な環境にある場合は、低消費電力の経路赤外線ガスアナライザまたは短い取り込みチューブを使用して閉じたパスアナライザを開きます。

現場では、垂直ポール付きの三脚を置き、ECシステムを上に取り付けます。赤外線ガス分析器と3Dソニックの気力計を互いに近くに配置します。完全に垂直な位置にソニックの気力計を置きます。

ガス分析器を少し傾けて、雨水が簡単に流れ落ちるようにします。機器を土壌表面からキャノピーの高さの2倍、キャノピーの上部から2メートル上に少なくとも1.5メートルの高さに引き上げてください。ECシステムの近くに不要な要素を取り付けないようにして、気流を歪めないようにしてください。

さらに計算とフラックス解析を行う場合は、少なくとも空気と土の温度、空気の相対湿度、光合成光子束密度、日射量、降水量など、補助変数を同時に測定します。二酸化炭素フラックスを計算するには、ECフラックス計算用の補正アプリケーションを含む市販のフリーソフトウェアEddyProを使用します。まず、新しいプロジェクトを作成し、次にプロジェクト情報タブで生データファイル形式を指定し、メタデータファイルを選択します。

Flux info タブに移動し、データセットと出力ディレクトリを選択し、生のファイル名の形式を指定して、フラックス計算のために項目のリストをチェックします。次に、処理オプションタブに移動し、生データ処理設定を選択します。局所風流線に関してソニック風速計の任意のミスアライメントを考慮することができる風計の測定値の補正のための回転方法を選択します。

非取引の異種の場所に対する最初の平面適合アプローチにチェックを入れる。012 タイプのフラグ設定ポリシーを選択します。測定されたフラックスに対する影響の面積に適したフットプリント方法を選択します。

他のすべての設定は変更しません。[詳細モードで実行]をクリックすると、最後にフラックス計算が開始されます。フラックス計算ソフトウェアと補助計測の結果を含むスプレッドシートを作成します。

スプレッドシートのフィルターツールを使用して、悪天候時や機器の故障時に測定された二酸化炭素フラックスを除外します。囲まれたパスアナライザーの場合は、平均信号強度値を確認します。次に、ASS で測定したすべてのフラックスをマークして廃棄し、計測器のマニュアルで推奨されている 60% のしきい値より低い値を指定します。

P が 0.1 ミリメートル以上の雨イベント中に測定されたフラックスを破棄します。渦共分散法の適用に不適切な条件を考慮するには、共通の結果ファイルで二酸化炭素フラグが1より大きい値を持つ品質の悪いフラックスデータを破棄します。夜間の期間インジケータを使用して、昼間はゼロに等しい、夜に測定された二酸化炭素フラックス値を除外するために出力ファイルに与え。

二酸化炭素が対応する摩擦速度値に対してフラックスをプロットし、これらのフラックスが増加しなくなったU星の値を見つけます。不十分な乱流条件の尺度として使用する摩擦速度しきい値として取得した値をマークします。データセットから破棄すると、U 星の値がしきい値より小さいすべての二酸化炭素フラックスが、不十分な乱流を示します。

次に、流束空間的な代表制約のために調査された領域の地図上に風が上昇をプロットします。クロスウィンド統合フットプリントの推定によると、空間的に制限されたサイトの確率として 70% を選択して、さらなる分析に使用します。次に、地図と風が同じように上昇し、北方向を指標として使用し、対象地域の任意の方向に障害物があるかどうかを確認し、例えば他の種類の生態系を代表とマークします。

風向セクタと、計測部位の最も代表的なフットプリント値を選択し、寸法を確認し、最大長を指定します。両方の要件を満たしていないフラックス値を除外します。二酸化炭素データのギャップ充填を行うために、プロセスベースのアプローチ、統計的手法、ニューラルネットワークの使用という3つの基本グループから吸収と呼吸への二酸化炭素フラックスギャップの充填と仕切りの品質チェック方法を選択します。

提案された方法は、個別に他の専門家によって開発され、提案された技術としてここで実装されているので、プロトコルの最も弱いポイントは、ギャップ充填とフラックス分割の説明です。プロセスベースのアプローチの例は、FLUXNETカナダ研究ネットワークからです。ギャップを埋めるために、二酸化炭素だけでなく、賢明で潜在的な熱などの他のEasyFlux値だけでなく、重要な気象要素でも、Rソフトウェアパッケージとしても利用可能なREddyProcオンラインツールを使用します。

次に、たとえば、R ソフトウェアでは、ネット生態系生産、総生態系生産、生態系呼吸など、ギャップで満たされた二酸化炭素フラックスの毎日、月、および年間の合計を計算します。TLEN 1 サイト領域の背景にある風のバラプロットは、選択した風向きの青い色のポリゴンと、その中の赤いシェーディングポリゴンを半径 200 メートルの円のセクタとして示し、最大許容範囲の流束フットプリントを表します。この図は、TLEN 1風の投げ場からの1年間の正味生態系生産の流動測定の例に関するフィルタリング手順の結果を示す。

悪天候や計器の故障により、データポイントの数が最も少なかった。品質保証プロトコルの最後の部分は、フラックス空間的な代表性の制約を考慮すると、ECによって測定されたすべての生の純生態系生産フラックスのうちわずか1/3の最終的なデータカバレッジをもたらしました。正味生態系生産流束、プロセスベースの手法に対するギャップ、統計的アプローチの関係は、単純な線形回帰を示しており、一般的に、両方の技術が同等であり、したがって、ネット生態系生産の流束ギャップ埋め合せに使用できることを示唆している。この2つの方法を用いることで、分別手順から毎日の生態系呼吸フラックスの合計も得られた。

理想的でない場所でのデータフィルタリングと品質管理の重要なステップの1つは、測定されたフラックスの空間的な代表性の評価であることを覚えておく必要があります。