Målinger av CO₂ flukser på ikke-ideal Eddy kovariansen nettsteder

Protokollen er en trinnvis beskrivelse av eddy kovariance nettstedet oppsett og målinger ytelse fra bunnen av, som kan brukes i romlig begrensede økosystemer. Vi mener protokollen gjør det lettere å innse at strenge krav må oppfylles. Kovariance teknikken kan brukes tilfredsstillende også på ikke-ideelle steder.

Når den presenteres i visuell form, kan protokollen brukes som et første og relativt enkelt valg for ikke-spesialister tvunget eller villig til å bruke eddy kovariance teknikken. For å begynne, på et høydekart, velg et målestedssted i relativt homogent og flatt terreng for å møte de grunnleggende kravene til EF-metoden. Velg et sted uten hindringer, og sørg for at området som skal undersøkes strekker seg i hver retning minst 100 ganger høyden på sensoren som skal plasseres.

På stedet bruker du et vindmåler for å undersøke rådende vindretninger i ett år eller analysere data fra nærmeste meteorologiske stasjon. Bestem hvilket EC-system du vil bruke. Åpne banen infrarød gass analysator med lavere strømforbruk eller en lukket bane analysator med et kort inntak rør hvis det ikke er noen begrensninger for strømforsyningen eller hvis i tøffe miljøer.

På stedet plasserer du et stativ med en vertikal stang for å montere EC-systemet på toppen. Plasser den infrarøde gassanalysatoren og 3D-sonisk anemometer nær hverandre. Plasser det soniske anemometeret i en perfekt vertikal posisjon.

Vipp gassanalysatoren litt slik at regnvann kan renne av lett. Løft instrumentene til en høyde dobbelt så stor baldakinhøyde fra jordoverflaten og minst en og en halv til to meter over toppen av kalesjen. Unngå å montere unødvendige elementer nær EF-systemet, noe som kan forvrenge luftstrømmen.

For videre beregning og fluksanalyse, måle noen hjelpevariabler samtidig, inkludert minst luft- og jordtemperatur, relativ fuktighet i luften, fotosyntetisk foton flukstetthet, innkommende solstråling og nedbør. For å beregne karbondioksidfluks, bruk kommersielt tilgjengelig fri programvare EddyPro som inkluderer korreksjonsprogrammer for EC-fluksberegning. Først oppretter du et nytt prosjekt, og deretter angir du rådatafilformatet i kategorien prosjektinformasjon og velger en metadatafil.

Gå til flux info-fanen, velg datasett- og utdatakatalogene, angi råfilnavnformatet og sjekk listen over elementer for fluksberegning. Deretter går du til kategorien behandlingsalternativer og velger innstillinger for rå databehandling. Velg rotasjonsmetoden for korrigering av vindmålerens målinger, noe som gjør det mulig å ta hensyn til eventuell feiljustering av det soniske anemometeret med hensyn til den lokale vinden effektivisere.

Merk av for den første planar fit-tilnærmingen for ikke-avtale heterogene steder. Velg flaggepolicyen 012. Velg den foretrukne fotavtrykksmetoden for påvirkningsområdet på målte flukser.

La alle andre innstillinger være uendret. Klikk kjør i avansert modus for å starte flux beregninger på slutten. Opprett et regneark som inneholder resultatene fra programvare for fluxberegning og hjelpemålinger.

Bruk filtreringsverktøy i regnearket til å filtrere ut karbondioksidflukser målt under ugunstige værforhold og instrumentfeil. For en vedlagt baneanalysator kontrollerer du den gjennomsnittlige signalstyrkeverdien. Merk og kast deretter alle flukser målt med ASS lavere enn 60%-terskelen som er foreslått i instrumentets håndbok.

Kast fluksene målt under eventuelle regnhendelser med P større enn eller lik 0,1 millimeter. For å ta høyde for upassende forhold for eddy kovariance metode søknad, kaste flux data med dårlig kvalitet har karbondioksid flagget verdier større enn én i den vanlige resultatfilen. Bruk nattetidsindikatoren, som tilsvarer null på dagtid, gitt i utdatafilen for å filtrere ut karbondioksidfluksverdiene målt om natten.

Plott nattekarbondioksid flukser mot tilsvarende friksjonshastighetsverdier og finn U-stjerneverdien der disse fluksene sluttet å øke. Merk den oppnådde verdien som friksjonshastighetsterskelen som skal brukes som et mål på utilstrekkelige turbulensforhold. Kast fra datasettet alle karbondioksid flukser som har en U-stjerne verdi mindre enn terskelen, noe som indikerer utilstrekkelig turbulens.

Nå, tomten vinden steg på kartet over undersøkte området for flux romlig representativitet begrensninger. I henhold til estimeringen av kryssvindintegrerte fotavtrykk, velg 70%som sannsynligheten for romlig begrensede steder som skal brukes til videre analyse. Deretter orienterer du et kart og en vind steg på samme måte og bruker nordretning som en indikator, sjekk om noen retning på interesseområdet har hindringer, for eksempel andre typer økosystemer, og merk dem som ikke representative.

Velg vindretningssektorene og fotavtrykksverdiene som er mest representative for målestedet, kontroller dimensjonen og angi maksimumslengden. Filtrer ut fluksverdier som ikke oppfyller begge kravene. For å utføre gapfylling for karbondioksiddata, velg metoden for kvalitet sjekket karbondioksid flux gap fylling og partisjonering i absorpsjon og respirasjon fra tre grunnleggende grupper:prosessbasert tilnærming, statistiske metoder, og bruk av nevrale nettverk.

Det svakeste punktet i protokollen er gapfylling og flux partisjonering beskrivelse siden foreslåtte metoder ble individuelt utviklet av andre spesialister og bare implementert her som foreslåtte teknikker. Et eksempel på den prosessbaserte tilnærmingen er fra FLUXNET Canada Research Network. For å fylle hullene, ikke bare i karbondioksid, men også andre EasyFlux-verdier, for eksempel fornuftig og latent varme, så vel som i de viktige meteorologiske elementene, bruk REddyProc online-verktøyet, som også er tilgjengelig som en R-programvarepakke.

Deretter beregner for eksempel R-programvare daglige, månedlige og årlige totaler av alle gapfylte karbondioksidflukser, inkludert netto økosystemproduksjon, brutto økosystemproduksjon og økosystemånding. Vindrosplottet på bakgrunn av TLEN 1-området viser de blåskyggede polygonene for den valgte vindretningen og de rødskyggede polygonene i dem som sektorer av en sirkel med en radius på 200 meter, noe som representerer maksimal akseptabel grad av fluksfotavtrykk. Dette tallet viser resultatene av en filtreringsprosedyre på eksempelet på ett år med netto økosystemproduksjon flukser målinger fra TLEN 1 vindkast området.

Det minste antallet datapunkter ble kassert på grunn av ugunstige værforhold og instrumentfeil. Mens den siste delen av kvalitetssikringsprotokollen, med tanke på fluksemessige representantskapsbegrensninger, ga en endelig datadekning på bare 1/3 av alle rå netto økosystemproduksjonsflyter målt ved EF. Forholdet mellom netto økosystemproduksjonsflukser, gap fylt for den prosessbaserte metoden, og en statistisk tilnærming viser en enkel lineær regresjon, noe som tyder på at begge teknikkene generelt er sammenlignbare og dermed kan brukes til netto økosystemproduksjon flukser gapfylling. Ved å bruke de to metodene ble daglige økosystem respirasjonsflukstotaler også hentet fra partisjoneringsprosedyren.

Det må huskes at et av de avgjørende trinnene i datafiltrering og kvalitetskontroll på ikke-ideelle steder er vurderingen av målt flukses romlige representativitet.