Summary
Het gepresenteerde protocol maakt gebruik van de Eddy covariantie methode op niet-typische locaties, van toepassing op alle soorten korte-Canopy ecosystemen met beperkte oppervlakte, op een momenteel herbeboste windthrow site in Polen. Details over het meten van site-instellingsregels, flux berekeningen en kwaliteitscontrole en eindresultaat analyse worden beschreven.
Abstract
Dit protocol is een voorbeeld van het gebruik van de Eddy Covariantie (EC) techniek om ruimtelijk en tijdelijk gemiddelde netto CO2 fluxen (netto ecosysteem productie, nep) te onderzoeken in niet-typische ecosystemen, op een momenteel herbebost windgooi gebied in Polen. Na een Tornado-evenement werd een relatief smalle "corridor" gecreëerd binnen de overgebleven bosopstanden, die dergelijke experimenten compliceert. De toepassing van andere meettechnieken, zoals de kamer methode, is onder deze omstandigheden nog moeilijker, omdat vooral in het begin, omgevallen bomen en in het algemeen grote heterogeniteit van de site een uitdagend platform bieden om te presteren Flux metingen en vervolgens naar goed upscale verkregen resultaten. In vergelijking met de standaard EG-metingen die in ongerepte bossen worden uitgevoerd, vereist het geval van windgooi gebieden bijzondere aandacht voor de locatie van de site en de gegevensanalyse, teneinde hun representativiteit te waarborgen. Daarom presenteren we hier een protocol van real-time, continue CO2 flux metingen op een dynamisch veranderende, niet-ideale EC-site, waaronder (1) site locatie en instrumentatie-instellingen, (2) flux berekening, (3) rigoureuze gegevensfiltering en kwaliteitscontrole, en (4) kloof vulling en netto fluxen partitioneren in co2 ademhaling en absorptie. Het belangrijkste voordeel van de beschreven methodologie is dat het een gedetailleerde beschrijving geeft van de experimentele Setup en meetprestaties vanaf nul, die kunnen worden toegepast op andere ruimtelijk beperkte ecosystemen. Het kan ook worden gezien als een lijst van aanbevelingen over hoe om te gaan met onconventionele site operatie, het verstrekken van een beschrijving voor niet-specialisten. Verkregen kwaliteit-gecontroleerd, Gap gevuld, half uur waarden van net CO2, evenals absorptie en respiratie fluxen, kunnen uiteindelijk worden samengevoegd in dagelijkse, maandelijkse, seizoensgebonden of jaarlijkse totalen.
Introduction
Tegenwoordig is de meest gebruikte techniek in de atmosfeer-land ecosysteem koolstofdioxide (CO2) uitwisselings studies de Eddy Covariantie (EC) techniek1. De EG-methode is al decennia lang gebruikt en uitvoerige beschrijvingen van kwesties met betrekking tot alle methodologische, technische en praktische aspecten zijn reeds2,3,4gepubliceerd. Vergeleken met andere technieken die voor soortgelijke doeleinden worden gebruikt, maakt de EC-methode het mogelijk om de ruimtelijke en temporeel gemiddelde netto CO2 -fluxen te verkrijgen uit automatische, puntmetingen die rekening houden met de bijdrage van alle elementen in gecompliceerde ecosystemen, in plaats van bewerkelijk, manuele metingen (bijv. kamer technieken) of de eis om veel monsters te nemen1.
Onder landecosystemen spelen bossen de belangrijkste rol in C-fietsen en veel wetenschappelijke activiteiten hebben zich geconcentreerd op het onderzoeken van hun CO2 -cyclus, koolstofopslag in houtachtige biomassa en hun onderlinge relaties met veranderende klimatologische omstandigheden door zowel directe meting als modellering5. Veel EG-sites, waaronder een van de langste flux records6, werden ingesteld boven verschillende soorten bossen7. Meestal werd de locatie van de site zorgvuldig gekozen voordat de metingen begonnen, met als doel het meest homogene en grootste gebied mogelijk te hebben. Hoewel, in verstoorde bossen, zoals windgooit, het aantal EC-meetstations nog steeds ontoereikend is8,9,10. Een van de redenen is logistieke moeilijkheden bij het meten van site-instellingen en, bovenal, een klein aantal plotseling verschijnende locaties. Om de meest informatieve resultaten op windthrow gebieden te verkrijgen, is het cruciaal om zo snel mogelijk na een dergelijke incidentele gebeurtenis te starten, wat extra problemen kan veroorzaken. In tegenstelling tot ongerepte bosgebieden zijn de EG-metingen op windthrow sites uitdagender en kunnen afwijken van reeds vastgestelde procedures3. Aangezien sommige extreme wind verschijnselen ruimtelijk beperkte gebieden creëren, is er behoefte aan een doordachte meetstationlocatie en een zorgvuldige gegevensverwerking om zo veel mogelijk betrouwbare flux waarden te kunnen behalen. Soortgelijke moeilijkheden bij de toepassing van de EG-methode zijn opgetreden (bv. afwerkings onderzoeken uitgevoerd boven een lang maar smal meer) waar gemeten CO2 -fluxen vereiste strenge gegevensfiltering11,12 om hun ruimtelijke representativiteit.
Daarom is het gepresenteerde protocol een voorbeeld van het gebruik van de EG-methode op niet-typische locaties, niet alleen ontworpen voor windthrow gebieden, maar voor alle andere soorten korte vegetatie met de beperkte ruimte (bijv. bebouwd gelegen tussen de hogere vegetatietypes). Het grootste voordeel van de voorgestelde methodologie is een algemene beschrijving van ingewikkelde procedures, die geavanceerde kennis vereisen, van de Locatiekeuze en instrumentatie die tot het eindresultaat zijn ingesteld: een complete gegevensset van hoogwaardige CO2 Stromen. De technische nieuwigheid van het meetprotocol is het gebruik van een unieke basisconstructie voor de plaatsing van het EG-systeem (bijvoorbeeld statief met een gedefinieerde hoogte die een "mini-toren" is met een instelbare, elektrisch bediende mast, waardoor de eind hoogte van sensoren op basis van individuele behoeften).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. site locatie en instrumentatie-instellingen
- Kies een meetlocatie in relatief homogene en vlakke ondergrond om aan de basisvereisten van de EG-methode te voldoen. Vermijd plaatsen met ingewikkelde land vormen (depressies, hellingen) of gelegen in de buurt van aerodynamische obstakels (bijv. overgebleven boom standen), die de luchtstroom kunnen verstoren.
- Controleer soorten samenstelling en plant cover. Kies een plaats met de meest vergelijkbare kenmerken: leeftijd en hoogte van de belangrijkste vegetatietype.
- Indien mogelijk, het uitvoeren van een aantal aanvullende bodemonderzoeken, die helpen bij het kiezen van homogene gebied. Vergelijk bodemtypes op enkele plaatsen (bodem profielen), bodem koolstof-en stikstofgehalte en vocht condities (bijv. met behulp van een regulier rooster voor bodembemonstering). Vermijd plaatsen met uitstekende functies in vergelijking met de gemiddelde waarden van het bodemonderzoek.
- Voordat u beslist waar u de instrumenten moet plaatsen, moet u de heersende windrichtingen onderzoeken (idealiter één jaar vóór de installatie van de site), of gegevens analyseren van het dichtstbijzijnde meteorologisch station. Als er beperkingen zijn met betrekking tot de omvang van het interessegebied, kies dan de locatie binnen de heersende wind sectoren (upwind).
Opmerking: in het geval van de Poolse windthrow site, als gevolg van de vorm van Tornado pad, werd besloten om de toren te plaatsen in het midden van de breedtedimensie (ca. 400 − 500 m) en zo ver van de naburige, enkele-jaar-oude dennen plantage mogelijk in de Oost-West richting (ca. 200 m f rom de toren aan hun randen), aangezien de heersende windrichting van Noord-West naar Zuid-West en van Noord-Oost naar Oost (Figuur 1) lag. - Bepaal welk EG-systeem moet worden gebruikt: open pad of gesloten pad (omheind pad = gesloten pad met korte inlaatbuis) infrarood gasanalysator (of twee van hen indien mogelijk). Elk heeft voor-en nadelen, maar in het algemeen zijn beide betrouwbaar om te worden gebruikt op een veld. Gebruik een driedimensionale (3D) orthogonale sonische anemometer. Om de EC-methode te gebruiken, zijn hoogfrequente metingen vereist-ten minste 10 Hz in het geval van beide instrumenten.
- Bedenk wat voor soort voeding het meest haalbaar is om op de site te worden gebruikt (is er een elektriciteitslijn in de buurt, zonnepanelen of andere stroomgenerator?). Als er geen beperkingen zijn, gebruikt u de gesloten pad (of afgesloten) path gas analyzer.
Opmerking: een open padsysteem heeft veel lager stroomverbruik, maar in zware omgevingen (zeer koud weer, ijsvorming, regenachtige locaties) zou dit resulteren in aanzienlijk verlies van gegevens van hoge kwaliteit. - Volg de regels om beide instrumenten te positioneren ten opzichte van elkaar13. Vermijd het monteren van onnodige elementen dicht bij het EC-systeem, die de luchtstroom kunnen verstoren.
Opmerking: in dit experiment zijn een omsloten pad-analysator (tabel met materialen) en een 3D-sonische anemometer (tabel met materialen) gebruikt.
- Bedenk wat voor soort voeding het meest haalbaar is om op de site te worden gebruikt (is er een elektriciteitslijn in de buurt, zonnepanelen of andere stroomgenerator?). Als er geen beperkingen zijn, gebruikt u de gesloten pad (of afgesloten) path gas analyzer.
- Zodra de locatie is gekozen, plaatst u een statief met een verticale paal (of een ander soort basisconstructie) om het EC-systeem bovenop te monteren. Stel de hoogte van instrumenten in rekening houdend met twee basisvereisten: onderzocht oppervlakteruwheid (in vereenvoudiging van de hoogte van de bestaande vegetatie) en het gebied van invloed (fetch/footprint ― het gebied "gezien" door het EC-systeem)4.
Opmerking: bij het dynamisch ontwikkelen van ecosystemen, zoals de herbeboste windthrow site tlen I, zal de verandering in instrument plaatsing met de tijd nodig zijn om te voldoen aan de EG-methode vereisten. Als alternatief voor een basisconstructie voor het EC-systeem werd hier een innovatieve infrastructuur (d.w.z. "mini-toren") voorgesteld: een anker aluminium constructie (1,5-m-hoge rechthoekige truss (b x L) 1 m x 1,2 m) met een mast (driehoekige truss 30 cm x 30 cm x 30 cm) bewegende binnen de structuur langs stalen rails, aangedreven door een elektromotor.- Monteer eerst beide instrumenten van het EC-systeem op een metalen paal die centraal op de mast is bevestigd. Vergeet niet om de Sonic anemometer op een perfecte verticale positie te plaatsen. Kantel de gasanalysator lichtjes om regenwater gemakkelijk uit te laten.
- Instrumenten verheffen tot een hoogte tweemaal de hoogte van de luifel van het bodemoppervlak, en ten minste 1.5 − 2,0 m boven de bovenkant van de luifel4. Zorg ervoor dat de basisconstructie zich op een zodanige manier bevindt, dat het onderzochte gebied ten minste 100 keer de hoogte van een sensor plaatsing in elke richting verlengt.14.
- Vergeet niet om bliksembeveiliging te installeren voor een metalen constructie.
Opmerking: om maximale output te behalen van de EG-meting in de Poolse windthrow site (tlen I), zijn enkele compromissen gesloten. De instrumenten werden aan het begin van het experiment op het hoogtepunt van 3,3 m geplaatst.
- Voor verdere berekening en flux analyse, meten sommige extra variabelen op hetzelfde moment, met inbegrip van ten minste: lucht (TA) en bodem (TS) temperatuur, relatieve vochtigheid (RH) van de lucht, fotosynthetische foton fluxdichtheid (ppfd), binnenkomende zonnestraling (RG) en neerslag (P). Meestal worden bij EC-sites ook een groot aantal andere variabelen verkregen.
- Plaats stralings sensoren (PPFD en RG) in het zuiden. Gebruik een horizontale paal om ze weg te bewegen van het statief. Controleer de kijkhoek van de sensoren en pas de lengte van de paal en de montagehoogte aan om ervoor te zorgen dat alleen het onderzochte oppervlak wordt gezien.
- Gebruik luchttemperatuur-en Vochtigheidssensoren met stralings schilden, gemonteerd op een vergelijkbare hoogte als het EC-systeem.
- Installeer kantel-emmer regen meters (ten minste twee) in relatief open ruimtes, in de buurt van de EC-toren, 1 m boven het maaiveld. Begraven bodemtemperatuur sensoren op verschillende dieptes (drie of meer afhankelijk van het bodemtype). Vergeet niet om een aantal herhalingen voor elke diepte. Plaats sommige sensoren op het niveau van de ondiepe mogelijk.
2. CO2 flux berekening
- Gebruik in de handel verkrijgbare, vrije software (bijv. EddyPro15) voor EG-flux berekening met correctie toepassingen.
Opmerking: deze software werd geselecteerd vanwege de complexiteit, populariteit en gebruiksvriendelijkheid en wordt vooral aanbevolen voor de niet-experts. - Maak eerst een nieuw project en geef vervolgens op het tabblad Projectgegevens de bestandsindeling RAW-gegevens op en kies bestand met metagegevens. Als onbewerkte gegevens zijn verkregen als '. GHG ' bestanden, is het afzonderlijke bestand met metagegevens al ingesloten en is er geen verdere actie vereist. In andere gevallen gebruikt u alternatieve bestands optie en typt u alle gegevens handmatig.
Opmerking: het metagegevensbestand specificeert de volgorde van de gemeten variabelen, hun eenheden en enkele aanvullende informatie die nodig is voor flux berekening. Als een van de instellingsdetails of site kenmerken wijzigt, vergeet dan niet om dit in de sectie metagegevens te wijzigen. - Ga naar het tabblad flux info , kies de gegevensset en uitvoermappen, geef de onbewerkte bestandsnaam op en controleer de lijst met items voor flux berekening.
- Ga naar het tabblad verwerkings Opties en kies instellingen voor onbewerkte gegevensverwerking.
- Kies de methode voor de correctie van de metingen van de Anemometers (rotatie methode), die het mogelijk maakt om elke verkeerde uitlijning van de Sonic anemometer met betrekking tot de lokale windstroom lijn15. Vink de eerste Planar fit approach16 aan (voorgesteld voor niet-ideale, heterogene locaties).
- Kies het 0-1-2 type markerings beleid17 (de benadering die de resultaten van een kwaliteitscontroleprocedure presenteert).
- Selecteer de gewenste footprint-methode (het gebied van de invloed op gemeten fluxen) (bijvoorbeeld de Kljun18 -benadering). Laat alle andere instellingen ongewijzigd (standaardopties).
Notes: hier kan men kiezen uit de lijst met opties met betrekking tot correcties die moeten worden toegepast, fluxen footprint berekeningsmethode of de structuur van uitvoerbestanden. Hoewel, wordt voorgesteld om standaardopties niet te wijzigen tijdens de voorlopige uitvoering van de geselecteerde EC-software, met uitzondering van degenen die hier worden vermeld.
- In geval van problemen/vragen, gebruik de vraagteken (?) knop naast de optie van belang om meer te weten te komen. Houd er rekening mee dat onjuiste of ontbrekende informatie op één tabblad verplaatsing naar een ander voorkomt.
- Klik op een geavanceerde modus uitvoeren om de berekening van fluxen aan het einde te starten. Klik in het geval van het gebruik van alleen de standaardinstellingen op een Express-modus uitvoeren.
3. filtering en kwaliteitscontrole van fluxen
- Vermijd gegevensverlies door een regulier onderhoudsplan te gebruiken. Afhankelijk van de individuele capaciteiten, schone sensoren zo vaak mogelijk met behulp van water of mild reinigingsmiddel.
- Voer de kalibratie van gasanalyzers ten minste eenmaal per 6 maanden uit met CO2 -standaarden (0 ppm en ten minste één andere concentratie, bijvoorbeeld 360 ppm). Minimaal 24 uur vóór elke kalibratie, verander CO2 en h2O absorberende middelen (respectievelijk natriumhydroxide gecoat silica en magnesium perchloraat) die aanwezig zijn in twee kleine flesjes in de sensorkop.
Opmerking: de kalibratieprocedure is relatief eenvoudig en goed beschreven in het handboek van de gasanalyzer. In de software gewijd aan LI-7200 en LI-7500, er is een tabblad, die alle stap-voor-stap richtlijnen van het hele proces bevat. In geval van moeilijkheden, kunnen analyzers altijd worden verzonden voor een fabriekskalibratie uitgevoerd door de producent, maar het vereist sensor demontage en resulteert in lange gaten in de flux-gegevensset. - Maak een algemeen bestand (bijvoorbeeld. CSV,. XLSX) dat alle resultaten van de flux calculatie software en hulp metingen bevat. Zorg ervoor dat de corresponderende gemiddelden van 30 minuten (fluxen en meteorologische variabelen) op exact hetzelfde tijdstip worden gemeten.
Opmerking: om de filterprocedure te vereenvoudigen en te versnellen, gebruikt u extra programma's (bijvoorbeeld MATLAB of gratis R -software), afhankelijk van de vaardigheden van gebruikers, in plaats van te werken in een spreadsheet. - Voer alle hieronder beschreven filter stappen uit (secties 3.5-3.7) op gegevens uit dit bestand. Gebruik de filterhulpmiddelen in het werkblad (of de ingesloten functie "If") of maak aangepaste filterfuncties met behulp van andere software.
- Ongunstige weersomstandigheden en instrument storingen bepalen.
- Gebruik de prestatie-indicatoren van het instrument om gegevens te filteren die zijn blootgesteld aan fouten als gevolg van verontreiniging door gasanalysator. Voor een omsloten-Path Analyzer, Controleer de gemiddelde signaalsterkte (ASS) waarde gegeven in het uitvoerbestand van de fluxes ' rekensoftware. Markeer en gooi vervolgens alle fluxen (co2_flux) hieronder, bijvoorbeeld, ass = 70% (10% hogere drempel dan voorgesteld in de handleiding van het instrument).
- Stel desgewenst een constant bereik in voor fluxen, waarmee uitschieters kunnen worden uitgesloten (bijvoorbeeld van-15 tot 15 μmol ∙ m-2∙ s-1 op de tlen I-site). Een van de mogelijke manieren om fluxen buiten het normale bereik te verwijderen is het gebruik van een limiet van 2 − 3 standaarddeviaties van de gemiddelde flux waarde, afzonderlijk berekend voor elk seizoen.
Let op: de auteurs adviseren niet om een a priori -bereik te gebruiken zoals gedaan in het geval van tlen I-site door niet-specialist. De statistische benadering is veel betrouwbaarder en objectief. - Gooi fluxen gemeten tijdens regen gebeurtenissen (of ander type neerslag); Verwijder fluxen wanneer P ≥ 0,1 mm.
- Account voor ongepaste voorwaarden voor Eddy covariantie methode toepassing.
- Gebruik de resultaten van de steady-state test en de goed ontwikkelde turbulentie test17,19 uitgevoerd tijdens de berekening van de fluxen in de software (zie stap 2.4.2). Verwijder flux gegevens met slechte kwaliteit (CO2 vlagwaarden: qc_co2_flux > 1) in het bestand met algemene resultaten.
- Gebruik de indicator van de nachtelijke periode (overdag = 0) in het uitvoerbestand om co2 -fluxen-waarden die 's nachts zijn gemeten te filteren. Plot alle nachtelijke co2 -fluxen tegen overeenkomstige wrijvings snelheid waarden (u* gemeten op hetzelfde moment) en vind de u* -waarde waarbij deze fluxen niet meer stijgen.
- Markeer de verkregen waarde als de wrijvings drempel (u* thr) die moet worden gebruikt als een maat voor onvoldoende turbulentie voorwaarden. Gooi alle co2 -fluxen weg met de corresponderende u* -waarden < u* thr uit de gegevensset
Opmerking: de gepresenteerde methode voor u* thr bepaling is de eenvoudigste maar ook de meest subjectieve. Er zijn weinig, preciezere, gecompliceerde en betrouwbare methoden om de wrijvings snelheidsdrempel21,22 te definiëren dan de eenvoudige visuele inspectie die hier kan worden gebruikt. Ook moet worden vermeld dat op zeer heterogene sites definiëren u* thr misschien niet gemakkelijk. Sommige andere maatregelen moeten worden overwogen in dergelijke gevallen, die goed zijn beschreven in de literatuur3,4.
- Beperkingen voor ruimtelijke representativiteit van flux
- Plot eerst de windroos, verkregen uit metingen of van het dichtstbijzijnde meteorologisch station, op de kaart van het onderzochte gebied. Specificeren welke wind sectoren van de eindanalyse moeten worden uitgesloten (vanwege het bestaan van mogelijke lasten of verschillende vegetatie typen dan is onderzocht). Gebruik een aangepaste methode of benut kant-en-klare functies van andere wiskundige software (bijv. windRose-functie in R -software).
- Volgens de schatting van Crosswind Integrated voetafdrukken gekozen tijdens fluxen berekening (stap 2.4.3), beslissen welke footprint kenmerk zal worden gebruikt voor verdere analyse (x_10%, x_30%, x_50%, x_70% of x _90% -niveau). Om dit te vereenvoudigen, biedt elke 30 min-footprint waarde informatie over wat de afstand (upwind) naar de rand van het gebied is, van waaruit het gemeten signaal (flux) afkomstig is van een bepaald waarschijnlijkheids niveau.
Opmerking: hier zijn footprint waarden die 70% (x_70%) waarschijnlijkheid werd gekozen als de limiet, omdat de hoogst mogelijke 90% niveau in ruimtelijk beperkte sites resulteert in het gaan veel verder dan het gebied van onderzoek. - Kies windrichting sectoren die het meest representatief zijn voor de meetlocatie. Doe hetzelfde met de waarden voor de voetafdruk, rekening houdend met het belang dat de verste afstand (de hoogste waarde) het interessegebied niet kan overschrijden (Figuur 1). Filter de flux waarden op die niet aan beide vereisten voldoen.
Opmerking: omdat de windthrow tlen I-site zich tussen de bosopstanden bevindt die de Tornado overleefden, werden slechts twee sectoren van windrichting als representatief geaccepteerd: 30 − 90 ° en 210 − 300 °. Zo werden alle co2 -fluxen afkomstig uit het gebied buiten deze sectoren uitgesloten. Bovendien moet de afstand tot de dichtstbijzijnde last (verstoring van de luchtstroom) of een ander ecosysteem type (met verschillende Netco2 -uitwisselings dynamiek) in elke richting de maximale voetafdruk zijn, hoewel het wordt aanbevolen om deze waarde te verlagen. Op de centraal gelegen tlen I site was de afstand tot de overgebleven bosranden ca. 200 − 250 m; Daarom werd de gekozen footprint drempel tot 200 m maximaal ingesteld en in elke richting gelijkmatig toegepast.
4. gap vulling en netto flux partitionering in CO2 ademhaling en absorptie
- Kies de methode voor de kwaliteit gecontroleerde CO2 flux gap vullen en partitioneren in absorptie (bruto primaire productie [gpp] fluxen) en ademhaling (ecosysteem ademhaling [REco] fluxen) van verschillende veelgebruikte benaderingen, die drie basisgroepen omvatten: procesgebaseerde aanpak23,24, statistische methoden25,26, en het gebruik van neurale netwerken27,28.
NB: aangezien de eerste twee groepen methoden (procesgebaseerde en statistische benaderingen) op grote schaal worden gebruikt onder de wetenschappelijke gemeenschap, goed beschreven en besproken in de literatuur en in het geval van laatstgenoemde, wordt aanbevolen om te worden gebruikt in een globaal netwerk van flux metingen van locaties (FLUXNET) en project voor geïntegreerd koolstof observatiesysteem (ICO'S) (internationale initiatieven gericht op het monitoren van traceer gassen, het verzamelen van EG-gegevens en de creatie van gemeenschappelijke verwerkingsprotocollen), werd het gebruik van beide aanbevolen in de Begin. - Als voorbeeld van de procesgebaseerde aanpak, volgt u de procedure van het Fluxnet Canada Research Network (FCRN23,24).
- Selecteer net co2 fluxen (nep) gemeten tijdens nachtelijke periodes en alle flux waarden van buiten het groeiseizoen. Deze worden verondersteld volledig REco -fluxen te zijn.
Opmerking: om een verschil te maken tussen de nachtelijke en de dagperiode, kan de PPFD-drempelwaarde ook worden gebruikt (bijvoorbeeld PPFD < 120 μmol ∙ m-2∙ s-1 als een nachtelijke indicator29). Bovendien, om te schatten wanneer de vegetatieperiode begint en eindigt, werd hier een eenvoudige thermische methode gebruikt: wanneer de gemiddelde dagelijkse lucht (op 2 m hoogte) en de bodemtemperatuur (bij 2 cm diepte) groter waren dan 0 °C, werd het begin van het vegetatie seizoen genoteerd en eindigde wanneer b de temperaturen van OTH daalden opnieuw onder 0 °C. In het geval van verschillende vegetatie soorten moet een andere temperatuurdrempel worden gebruikt met betrekking tot plantenfysiologie. Het begin van fotosynthetische activiteit verschilt voor naald-en loofbomen, gewassen en grassen, die afkomstig zijn van het feit, dat verschillende vegetatie soorten reageren verschillend op luchttemperatuur. - Met behulp van de temperatuur (T) van de bodem, lucht of de combinatie van de twee, bepalen de relatie tussen temperatuur en REco. Gebruik alle software waarmee u niet-lineaire functies aanpassen aan de gegevens (bijvoorbeeld MATLAB-software). Kies in principe het beste passende regressiemodel (gebruik bijvoorbeeld Akaike-informatie criterium (AIC) om te beslissen over de functie die het beste bij de gegevens past); Hoewel in de praktijk, een van de meest gebruikte functies is een Lloyd-Taylor30 model:
waar REco de ecosysteem respiratieflux waarde is,
is de ademhalingssnelheid in een referentietemperatuur, tRef de referentietemperatuur, t is de gemeten lucht-of bodemtemperatuur, t0 is de temperatuur die een drempelwaarde voor biologische activiteit is om te initiëren (geschatte parameter van het model), en E0 is de parameter voor het beschrijven van activeringsenergie.
Opmerking: in het geval van de FCRN-procedure zijn sommige van deze variabelen vooraf ingesteld: TRef en E0, die in het geval van de tlen I-windthrow-site gelijk waren aan respectievelijk 283,25 k en 309 k. Sommige studies suggereren het gebruik van de bodemtemperatuur gemeten op de ondiepe diepte voor de REco vs. T relatie25, die voor een korte vegetatie leek de beste keuze, omdat een groot deel van de emissie komt uit de heterogene ademhaling van de bodem en wortels. In tegenstelling tot een hoog bos speelt de autotrofische ademhaling van loof, takken en Bolen, gedreven door luchttemperatuur, geen belangrijke rol (indien aanwezig). - Vul met behulp van de verkregen REco VS T regressie-functie de hiaten in het NACHTELIJKE en niet-groeiende seizoen nep fluxen en bereken de functie waarde voor ontbrekende fluxen met bijbehorende temperatuurmetingen. Merk op dat in deze gevallen REco = nep, en gpp = 0. Dezelfde functie met overdag temperaturen geeft overdag REco fluxen voor elke half uur waarde.
- Bereken GPP-waarden volgens de vergelijking: GPP = NEP + REco voor elke beschikbare nep-flux overdag in het groeiseizoen of ingesteld op nul tijdens de nacht en het niet-groeiseizoen. Zoek vervolgens de relatie tussen PPFD en GPP fluxes. Gebruik alle software waarmee u niet-lineaire functies aanpassen aan de gegevens. Nogmaals, er is één veelgebruikte vergelijking om een dergelijke relatie te bereiken-rechthoekige hyperla van Michaelis-Menten, hier in een gewijzigde vorm26:
waar GPP de gemiddelde bruto-opbrengstwaarde van 30 min is, is α het ecosysteem kwantum rendement en GPPopt is de gpp-flux snelheid bij een optimale ppfd (2000 μmol ∙ m-2∙ s-1).
Opmerking: gebruik de verkregen functie om gpp-waarden te modelleren voor gemeten overdag, groeiseizoen nep fluxen waarden. - Gebruik aan het einde van de hele procedure gemodelleerd gpp en REco fluxen om ontbrekende nep-fluxen-waarden als volgt te berekenen: nep = gpp- rEco.
Opmerking: enkele kleine openingen (een paar ontbrekende fluxen) kunnen worden opgevuld met een eenvoudige lineaire regressiefunctie, een bewegende gemiddelde benadering of andere statistische methoden voordat de modellen worden ingevoerd. De lacunes in de neven variabelen (temperatuur, zonnestraling) moeten worden opgevuld voordat de modellen worden ingevoerd. Zo is de vermenigvuldigde meting van dezelfde of vervangende variabelen nuttig, waardoor grote gaten in gegevenssets worden vermeden.
- Selecteer net co2 fluxen (nep) gemeten tijdens nachtelijke periodes en alle flux waarden van buiten het groeiseizoen. Deze worden verondersteld volledig REco -fluxen te zijn.
- Om de hiaten niet alleen in de CO2 , maar ook andere EG-flux waarden (verstandige en latente hitte), evenals in de belangrijke meteorologische elementen te vullen, gebruikt u de ReddyProc25 online tool (ook verkrijgbaar als een R -softwarepakket).
Opmerking: in tegenstelling tot de vorige methode zijn eerst ontbrekende NEP-fluxen gevuld en vervolgens wordt elke halfuur netto-flux gepartitioneerd in GPP en REco. Het type model dat wordt gebruikt voor het partitioneren van REco fluxen is hetzelfde als in de vorige techniek.- Als u een online tool wilt gebruiken, bereidt u gegevens voor volgens de regels met betrekking tot hun indeling en volgorde. De gegevens die nodig zijn omvatten 30-min gemiddelden van net CO2 (nep), latente hitte (Le) en gevoelige hitte (H) fluxen, waterdamp deficit (VPD) en wrijvings snelheid waarden berekend met behulp van EG-metingen, evenals bodem-of luchttemperatuur (TAir of T-bodem), binnenkomende zonnestraling (Rg) en relatieve vochtigheid van de lucht (RH).
- Ga naar de verwerkings pagina en vul alle benodigde informatie in met betrekking tot de meetlocatie (naam, coördinaten, hoogte, tijdzone).
- Beslis of u* -drempel ook met deze software wilt inschatten (Zie stappen 3.6.2 en 3.6.3), welke methode u moet gebruiken en voor welke periode: het hele jaar of afzonderlijk voor elk seizoen.
- Selecteer een of beide methoden voor het partitioneren van net fluxen ('s nachts-25 of op basis van overdag31) en voer het berekeningsproces uit.
- Vergelijk verkregen resultaten in termen van beide methode uitvoeringen in NEP flux gap vullen en partitioneren door het creëren van kunstmatige hiaten in NEP, en controleren hoe precies ze waren gemodelleerd.
- Bereken de dagelijkse, maandelijkse en jaarlijkse totalen van alle gap filled co2 fluxen, waaronder nep, gpp, en REco, op basis waarvan de veranderingen van het ecosysteem functioneren kunnen worden getraceerd. Gebruik de eigen functie van de gebruikers om deze fluxen afzonderlijk in het gekozen tijddomein te aggregeren en alle waarden samen te vatten.
Opmerking: op de tlen I windthrow site, jaarlijkse totalen, evenals maandelijks fluxen toegestaan om te analyseren niet alleen net co2 Exchange Dynamics maar ook post-verstoring herstelmechanismen van het beheerde forest.
is de ademhalingssnelheid in een referentietemperatuur, tRef de referentietemperatuur, t is de gemeten lucht-of bodemtemperatuur, t0 is de temperatuur die een drempelwaarde voor biologische activiteit is om te initiëren (geschatte parameter van het model), en E0 is de parameter voor het beschrijven van activeringsenergie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Een van de cruciale stappen in flux filtering en kwaliteitscontrole op niet-ideale EG-sites is de beoordeling van de ruimtelijke representativiteit van de gemeten fluxen. De eenvoudigste manier om een dergelijke analyse uit te voeren, gezien het feit dat berekeningen werden uitgevoerd met behulp van commerciële, op grote schaal toegepaste software, is om alleen metingen uit het gewenste gebied op te nemen, op basis van schattingen van de windrichting en footprint (zie paragraaf 3,7). Zo wordt de windroos plot, met een gekozen windrichting en maximale acceptabele uitbreiding van fluxen footprint, gemarkeerd als gearceerde veelhoeken, op de achtergrond van het satellietbeeld van de tlen I-site, hier getoond als een visuele representatie van het analyseresultaat ( Figuur 1).
In principe worden de windsnelheid en de traceer gasconcentratie gemeten door het Eddy covariantie systeem, dat vervolgens wordt gebruikt om net co2 Exchange fluxen (nep) te berekenen. Onbewerkte flux waarden moeten vervolgens worden post-verwerkt om fouten en gegevens van lage kwaliteit uit te sluiten. Figuur 2 toont de resultaten van een filterprocedure op het voorbeeld van een jaar van de nep-fluxen metingen van de tlen I windthrow site.
Er zij op gewezen dat de voorgestelde procedure voor de kwaliteitscontrole en-borging van flux tot aanzienlijke gegevensverlies heeft geleid, in veel sterkere mate dan in typische EG-vestigingen. De reductie naar acceptabele NEP-fluxen ten opzichte van de vorige fase was vergelijkbaar in de paragrafen 3,6 en 3,7, terwijl het kleinste aantal gegevenspunten werd weggegooid vanwege ongunstige weersomstandigheden en instrument storingen (paragraaf 3,5). Het laatste deel van het kwaliteits borgings Protocol (gekozen footprint en windrichting sectoren) leverde een definitieve gegevens dekking op van slechts 1/3 van alle ruwe NEP-fluxen gemeten door EC. In het algemeen is stap 3,7 het meest cruciale onderdeel van de filterprocedure hier, die garandeert dat verkregen fluxen de gasuitwisseling van het onderzochte gebied vertegenwoordigen.
Hoogwaardige NEP-fluxen kunnen uiteindelijk worden gebruikt om dagelijkse, maandelijkse, seizoensgebonden of jaarlijkse totalen af te leiden. Ze moeten echter een tussenruimte zijn die voor elke actie is ingevuld. In Figuur 3, de relatie tussen nep-fluxen, Gap gevuld met behulp van twee verschillende benaderingen: procesgebaseerde (FCRN) en statistische methode (REddyProc), wordt weergegeven.
De gepresenteerde eenvoudige lineaire regressie suggereert dat in het algemeen beide technieken vergelijkbaar zijn (statistisch significante regressie met r2= 0,89) en dus kunnen worden gebruikt voor nep fluxen gap vulling, het geven van bevredigende vergelijkbare resultaten (de regressie lijn helling gelijk aan 0,90, die suggereren slechts 10% verschil tussen Gap gevuld fluxen gemiddeld). Met alleen netto CO2 flux waarden, kan niets gezegd worden over individuele effecten van absorptie (GPP) en respiratie (REco) processen. Daarom, samen met het vullen van de kloof, werd de zogenaamde flux partitioneringsprocedure ook gerealiseerd, door gebruik te maken van dezelfde twee methoden. De dagelijkse totalen van REco -fluxen worden weergegeven in Figuur 4 als voorbeelden van twee verschillende methode-uitvoeringen in Netco2 -fluxen-partitionering.
De resultaten van rEco flux berekening met twee verschillende methoden, hoewel hetzelfde model van rEco vs T werd gebruikt in beide gevallen, zijn voorbeelden van een potentiële bron van onjuiste conclusies met betrekking tot een bijdrage van de ademhaling de totale NEP-fluxen of bijgevolg de absorptiepercentages (GPP-fluxen). Het kan echter niet duidelijk worden aangegeven welke methode betrouwbaardere resultaten oplevert zonder aanvullende analyse op deze manier. Wat kan worden gedaan, naar onze mening, is ofwel plotten gemeten nachtelijke fluxen tegen gemodelleerde REco fluxen om over de verschillen te kijken, of om geschatte waarden met respiratie fluxen direct gemeten met andere techniek te vergelijken (bijv. kamers). De verschillen in gemodelleerde REco -fluxen tussen gepresenteerde benaderingen kunnen afkomstig zijn van het feit, dat in één methode sommige parameters zijn ingesteld als constant, terwijl in de andere worden ze geschat. Zelfs degenen, die niet veranderen in beide gevallen (als een referentietemperatuur- TRef), waren niet hetzelfde in het gegeven voorbeeld (in fcrn tRef= 283,25 k, terwijl in Reddyproc tRef= 288,15 K). Het werd gedaan met het doel om potentiële gebruikers beseffen dat zelfs dergelijke kleine veranderingen kunnen leiden tot aanzienlijke discrepanties. Het andere punt is dat een statistische benadering niet in staat is om grote lacunes met succes te dichten, wat in het geval van de gepresenteerde niet-ideale EG-site, waar slechts 1/3 van gemeten fluxen overblijft na het filteren en de procedure voor kwaliteitscontrole, een reden tot bezorgdheid zou kunnen zijn. We proberen niet om een "betere oplossing" te bieden met deze analyse, maar wel om opties te presenteren. In dit geval moet een grondig onderzoek worden verricht.
Figuur 1: wind roos plot op de achtergrond van de tlen I-site gebied. De blauwe gearceerde polygonen vertegenwoordigen de gekozen windrichting en rode gearceerde veelhoeken binnen hen tonen sectoren van een cirkel met een straal van 200 m (maximaal aanvaardbare uitbreiding van fluxen footprint). Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 2: de loop van 30 minuten gemiddelde nep-fluxen bij elke stap van gegevensfiltering (beschreven in het Protocol), op de achtergrond van onbewerkte, ruwe nep-fluxen-waarden. Het relatieve aantal gegevenspunten dat overblijft na elke fase wordt boven aan elk plot gegeven. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 3: de relatie tussen nep-fluxen, Gap gevuld met een procesgebaseerde methode (FCRN) en een statistische aanpak (REddyProc online tool), gemeten bij tlen I windthrow site. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Figuur 4: dagelijkse ecosysteem ademhaling (REco) fluxen totalen verkregen uit de partitioneringsprocedure, uitgevoerd met een procesgebaseerde methode (fcrn) en een statistische aanpak (reddyproc online tool) op de tlen I windthrow-site. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dit protocol presenteert de Eddy Covariantie (EC) methode die gebruikt wordt op niet-ideale locaties (hier een herbeboste windthrow site): site locatie en meet infrastructuur Setup, net co2 fluxen berekening en nabewerking, evenals enkele problemen met betrekking tot kloof vulling en fluxen partitioneringsprocedures.
Hoewel de EG-techniek vaak wordt gebruikt op veel meetlocaties over de hele wereld, zijn de meeste van hen niet-verstoorde ecosystemen, waarbij het ontwerp en de volgende gegevensverwerking kunnen worden uitgevoerd volgens standaard oplossingen (bijvoorbeeld FLUXNET of ICOS-netwerkprotocollen ). Hoewel, in dergelijke veeleisende en vaak ruimtelijk beperkte gebieden als windthrow sites, dergelijke experimenten moeten worden gepland en uitgevoerd met speciale voorzichtigheid. Bovendien zou op de langetermijnmetingen bij dynamisch groeiende ecosystemen een verandering van de hoogte van het EG-systeem in de toekomst vereisen, samen met nieuwe vegetatie groei en-ontwikkeling. Daarom raden we aan om een unieke basisconstructie te gebruiken, een innovatieve "mini-toren" met een elektrisch bediende, uitschuifbare mast. Deze technische oplossing maakt het mogelijk om aan een van de basisvereisten van de methode zelf te voldoen: de plaatsing van het EG-systeem in een gemengde grenslaag, zonder de noodzaak van reconstructie of instrumenten demontage, wat kan resulteren in verdere gegevens verliezen in reeds uitgeput Dataset. Bovendien maakt de gemakkelijk bewegende elektrische mast het onderhoud van de sensoren op de site ook een stuk eenvoudiger (bijv. Wanneer men het optische pad van de analysator moet schoonmaken, kan het hele EC-systeem naar wens, handige hoogte worden teruggebracht). Niettemin moet worden opgemerkt, dat het verhogen van de hoogte van de plaatsing van het instrument gevolgen zal hebben in de uitbreiding van een gebied van invloed (flux footprint), die verder zal resulteren in meer gegevens worden uitgesloten als gevolg van een ontoereikende flux voetafdruk. In het ongunstigste geval zouden de gemeten fluxen waarschijnlijk niet langer representatief zijn voor het onderzochte gebied of zelfs niet meer aan de eisen van de EG-methode voldoen.
De locatie van de site in een relatief homogene en vlakke ondergrond, zoals beschreven in het Protocol, is de meest gewenste optie. Onder dergelijke omstandigheden worden Advection-problemen over het algemeen verwaarloosd. Als het interessegebied echter op een heuvelachtig terrein ligt, moet er rekening mee worden gehouden in de gemeten flux analyse, wat meer gevorderde kennis impliceert.
De voorgestelde software (EddyPro) voor flux berekening uit de onbewerkte, hoge frequentiegegevens, is een gratis, complexe en gebruiksvriendelijke tool, ontworpen voor EC flux berekening. Alle ingesloten vergelijkingen en correcties hebben de wetenschappelijke achtergrond en bijbehorende verwijzingen naar de gebruikte methoden worden gegeven15. Bovendien wordt het voortdurend aangepast en ontwikkeld door specialisten-wetenschappers om de meest actuele stand van kennis uit te voeren.
Zodra de gemiddelde CO2 -fluxen worden berekend, moeten ze zorgvuldig worden verwerkt om hun hoge kwaliteit en representativiteit te waarborgen. Een van de prozaïsche bronnen van fouten zijn storingen in de werking van de instrumenten: neerslag, pollen, vuil, ijsdepositie op gasanalysator venster (open-Path Analyzer) of binnen inlaatbuis (gesloten-en closed-Path analyzers), die invloed hebben op CO2 fluxen metingen. Dergelijke gebeurtenissen kunnen ook de meting van de windsnelheid tot op zekere hoogte verstoren (Sonic anemometer). Dus, in dit protocol, daaropvolgende stadia van nep fluxen filtering werden gepresenteerd, waarin de laatste stap is van het grootste belang voor de niet-ideale, ruimtelijk beperkte sites. Hoewel het aantal gegevenspunten, na de administratieve verwerking van representatieve windrichting sectoren en voetafdruk, erg klein was (Figuur 2), moet eraan worden herinnerd dat het van cruciaal belang is om geen "valse" signalen op te nemen, afkomstig van verschillende gebieden dan die welke we geïnteresseerd bent. In tegenstelling tot de eerste twee stappen wordt de bovengenoemde flux filterprocedure (voornamelijk windrichtings beperkingen) niet vaak gebruikt in EG-bosgebieden, omdat de ongestoorde locatie van de site meestal wordt gekozen op een manier om het beste representatieve gebied te garanderen Mogelijk. Windthrow sites, aan de andere kant, verschijnen als gevolg van onvoorspelbare fenomenen; Daarom moeten er compromissen worden gesloten om EG-metingen op deze wetenschappelijk waardevolle gebieden uit te voeren. In tegenstelling tot deze studie, voorgestelde footprint grenzen kunnen verschillende waarden in verschillende windrichtingen hebben. Het is ook vermeldenswaard dat er andere soorten flux representativiteit schattingen zijn dan de hier gepresenteerde (bijv. 2D-footprint climatologie approach32, die gratis online te gebruiken is en complexere resultaten oplevert). In dergelijke gecompliceerde sites kan deze aanpak nog meer nuttig zijn bij het specificeren van het gebied met de grootste invloed op de gemeten fluxen. Echter, om de nabewerking van fluxen te vereenvoudigen, berekend met behulp van gekozen commerciële software, werd besloten om alleen informatie te gebruiken die in de uitvoerbestanden werd gegeven.
Het zwakste punt van het protocol is de beschrijving van de kloof vulling en flux partitionering. De twee voorgestelde methodes werden afzonderlijk ontwikkeld door andere specialisten en werden hier alleen geïmplementeerd als voorgestelde technieken. Bovendien vereist de FCRN-methode veel meer bijdrage van de gebruiker, omdat er geen klaar hulpmiddel is om deze procedure uit te voeren. De vergelijkende analyse van de overeenkomstige kloof gevuld (NEP) en gepartitioneerde fluxen (GPP en REco), die een grotere belangstelling onder potentiële gebruikers zou kunnen hebben, vereisen een meer grondig onderzoek om volledig toepasbaar te zijn ( Figuur 3 en Figuur 4).
Er is nog steeds een ruimte voor verbetering met betrekking tot zowel de technische details van de EG-metingen als de gegevensverwerking die in dit protocol worden gepresenteerd. Een mogelijke mogelijkheid is de fusie van de op verwerking gebaseerde en statistische methode voor het vullen en partitioneren van gegevenskloof (bijv. ReddyProc-methode voor het vullen van gaten en vervolgens FCRN voor het partitioneren van fluxen), afhankelijk van de individuele behoeften, of gewoon het gebruik van neurale netwerken benaderen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs willen vermelden, dat gepresenteerde protocol is meestal een vereenvoudiging van een bekende en op grote schaal beschreven kwesties met betrekking tot EG-metingen. Alle voldoende referenties werden gegeven wanneer dat nodig was. Ons belangrijkste doel was om het gebruik van deze methode te bevorderen, evenals onze nieuwe en unieke verstelbare, elektrisch bediende mast voor EC-metingen, onder niet-specialisten met een stapsgewijze aanpak. We hopen dat het gemakkelijker is om zich te realiseren en voor te stellen dat aan strenge eisen moet worden voldaan, maar dat de EG-techniek ook in niet-typische, ruimtelijk beperkte ecosystemen kan worden toegepast. Met al brede literatuur over de EG-theorie en methodologie kan het gepresenteerde protocol ook een aanmoediging zijn voor verdere kennisverwerving over dit onderwerp.
Acknowledgments
Dit onderzoek werd gesteund door de financiering van de algemene directie van de staatsbossen, Warschau, Polen (project LAS, no of-2717/27/11). We willen onze dank betuigen aan de gehele onderzoeksgroep van het Department of Meteorology, Poznan University of Life Sciences, Polen, betrokken bij deze protocol implementatie en hun hulp tijdens het maken van de visuele versie.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Adjustable mast with metal rails and electric engine (24 V) | maszty.net | - | Alternative basic construction. To be designed and made by professionals |
| EddyPro | LI-COR, Inc. | ver. 6.2.0. | Free commercial software for fluxes calculation. Available on a website: https://www.licor.com/env/products/eddy_covariance/software.html, on request |
| Enclosed-path infrared gas analyzer | LI-COR, Inc. | LI-7200 | One of two instruments of the eddy covariance system (EC) used for CO2 fluxes measurements. Other types of fast analyzers (>10Hz sampling frequency) can be used |
| REddyProc | - | - | Free software for EC fluxes gap filling and partitioning. Available on Max Planck Institute for Biogeochmistry: https://www.bgc-jena.mpg.de/bgi/index.php/Services/REddyProcWeb. Both online tool and R package are provided. |
| Short aluminum tower base with concrete foundation | maszty.net | - | Alternative basic construction (pioneering solution). To be designed and made by professionals |
| Sonic anemometer | Gill Instruments | Gill Windmaster | One of two instruments of the eddy covariance system (EC) used for wind speed measurements. Other types of three-dimensional sonic anemometers can be used |
| Stainless-steel tripod | Campbel Scientific, Inc. | CM110 10 ft | The basic construction for eddy covariance (EC) system. Can be constructed by yourself- materials to be found in a hardware store |
| Sunshine sensor | Delta-T Devices Ltd. | BF5 | One of the exemplary instruments for photosynthetic photon flux density measurements (PPFD). To be bought from several commercial companies. Remember to place it above the canopy, far from reflective surfaces. |
| Thermistors | Campbel Scientific, Inc. | T107 | One of the exemplary instruments for soil temperature measurements. To be bought from several commercial companies. It is advisable to have a profile of soil temperature |
| Thermohygrometer | Vaisala Oyj | HMP155 | One of the exemplary instruments for air temperature and humidity measurements. To be bought from several commercial companies. Remember to place it inside radiation shield at similar height as the EC system. |
References
- Baldocchi, D. Measuring fluxes of trace gases and energy between ecosystems and the atmosphere - the state and future of the eddy covariance method. Global Change Biology. 20, 3600-3609 (2014).
- Aubinet, M., et al. Estimates of the annual net carbon and water exchange of European forests: the EUROFLUX methodology. Advances in Ecological Research. 30, 113-174 (2000).
- Aubinet, M., Vesala, T., Papale, D. A practical guide to measurements and Data Analysis. , Springer. Dordrecht, Heidelberg, London, New York. (2012).
- Burba, G. Eddy Covariance Method for: Scientific, Industrial, Agricultural, and Regulatory Applications. A Field Book on Measuring Ecosystem Gas Exchange and Areal Emission Rates. , LI-COR Bioscienses. Lincoln, Nebraska. (2013).
- Pan, Y., et al. A Large and Persistent Carbon Sink in the World’s Forests. Science. 333, 988-993 (2011).
- Wofsy, S. C., et al. Net exchange of CO2 in a midlatitude forest. Science. 260 (5112), 1314-1317 (1993).
- Luyssaert, S., et al. CO2 balance of boreal, temperate, and tropical forests derived from a global database. Global Change Biology. 13, 2509-2537 (2007).
- Knohl, A., et al. Carbon dioxide exchange of a Russian boreal forest after disturbance by wind throw. Global Change Biology. 8, 231-246 (2002).
- Lindauer, M., et al. Net ecosystem exchange over a non-cleared wind-throw-disturbed upland spruce forest-Measurements and simulations. Agricultural and Forest Meteorology. 197, 219-234 (2014).
- Schulze, E. D., et al. Productivity of forests in the Eurosiberian boreal region and their potential to act as a carbon sink - a synthesis. Global Change Biology. 5, 703-722 (1999).
- Mammarella, I., et al. Carbon dioxide and energy fluxes over a small boreal lake in Southern Finland. Journal of Geophysical Research-Biogeosciences. 120, 1296-1314 (2015).
- Vesala, T., et al. Eddy covariance measurements of carbon exchange and latent and sensible heat fluxes over a boreal lake for a full open water period. Journal of Geophysical Research-Biogeosciences. 111, 1-12 (2006).
- Burba, G., Anderson, D. A brief practical guide to Eddy Covariance Flux Measurements. Principles and workflow examples for scientific and industrial applications. , LI-COR Biosciences. Lincoln, Nebraska. (2010).
- Businger, J. Evaluation of the accuracy with which dry deposition could be measured with current micrometeorological techniques. Journal of Applied Meteorology and Climatology. 25, 1100-1124 (1986).
- Eddy Pro Software Instruction Manual. , LI-COR Biosciences. Lincoln, Nebraska. Available from: https://www.licor.com/documents/1ium2zmwm6hl36yz9bu4 (2017).
- Wilczak, J. M., Oncley, S. P., Stage, S. A. Sonic anemometer tilt correction algorithms. Boundary-Layer Meteorology. 99, 127-150 (2001).
- Foken, T., et al. Post-field quality control. Handbook of Micrometeorology: A Guide for Surface Flux Measurements. Lee, X. , Kluwer Academic. Dordrecht. (2004).
- Kljun, N., Rotach, M. W., Schmid, H. P. A three-dimensional backward Lagrangian footprint model for a wide range of boundary-layer stratifications. Boundary Layer Meteorology. 103, 205-226 (2002).
- Foken, T., Wichura, B. Tools for quality assessment of surface-based flux measurements. Agricultural and Forest Meteorology. 78, 83-105 (1996).
- Mauder, M., Foken, T. Impact of post-field data processing on eddy covariance flux estimates and energy balance closure. Meteorologische Zeitschrift. 15, 597-609 (2006).
- Gu, L., et al. Objective threshold determination for nighttime eddy flux filtering. Agricultural and Forest Meteorology. 128 (3-4), 179-197 (2005).
- Papale, D., et al. Towards a standardized processing of Net Ecosystem Exchange measured with eddy covariance technique: algorithms and uncertainty estimation. Biogeosciences. 3 (4), 571-583 (2006).
- Barr, A. G., et al. Interannual variability in the leaf area index of a boreal aspen-hazelnut forest in relation to net ecosystem production. Agricultural and Forest Meteorology. 126, 237-255 (2004).
- Krishnan, P., Black, T. A., Jassal, R. S., Chen, B., Nesic, Z. Interannual variability of the carbon balance of three different-aged Douglas-fir stands in the Pacific Northwest. Journal of Geophysical Research. 114, 1-18 (2009).
- Reichstein, M., et al. On the separation of net ecosystem exchange into assimilation and ecosystem respiration: Review and improved algorithm. Global Change Biology. 11, 1424-1439 (2005).
- Falge, E., et al. Gap filling strategies for defensible annual sums of net ecosystem exchange. Agricultural and Forest Meteorology. 107, 43-69 (2001).
- Ooba, M., Hirano, T., Mogami, J. I., Hirata, R., Fujinuma, Y. Comparisons of gap-filling methods for carbon flux dataset: A combination of a genetic algorithm and an artificial neural network. Ecological Modelling. 198, 473-486 (2006).
- Papale, D., Valentini, R. A new assessment of European forests carbon exchanges by eddy fluxes and artificial neural network spatialization. Global Change Biology. 9, 525-535 (2003).
- Baldocchi, D. D., Vogel, C. A., Hall, B. Seasonal variation of carbon dioxide exchange rates above and below a boreal jack pine forest. Agricultural and Forest Meteorology. 83, 147-170 (1997).
- Lloyd, J., Taylor, J. On the Temperature Dependence of Soil Respiration. Functional Ecology. 8, 315-323 (1994).
- Lasslop, G., et al. Separation of net ecosystem exchange into assimilation and respiration using a light response curve approach: critical issues and global evaluation. Global Change Biology. 16, 187-208 (2010).
- Kljun, N., Calanca, P., Rotach, M. W., Schmid, H. P. A simple two-dimensional parameterisation for Flux Footprint Prediction (FFP). Geoscientific Model Development. 8, 3695-3713 (2015).
