Das Protokoll ist eine schrittweise Beschreibung des Aufbaus der Wirbelkovarianz-Site und der Messung der Leistung von Grund auf, die erfolgreich in räumlich begrenzten Ökosystemen angewendet werden kann. Wir glauben, dass das Protokoll es einfacher macht, zu erkennen, dass jedoch strenge Anforderungen erfüllt werden müssen. Die Kovarianztechnik kann auch an nicht idealen Orten zufriedenstellend angewendet werden.
Sobald es in visueller Form präsentiert wird, kann das Protokoll als erste und relativ einfache Wahl für Nicht-Spezialisten verwendet werden, die gezwungen oder willens sind, die Wirbelkovarianztechnik zu verwenden. Zunächst wählen Sie auf einer Höhenkarte einen Standortstandort in relativ homogenem und flachem Gelände aus, um den grundlegenden Anforderungen der EG-Methode gerecht zu werden. Wählen Sie einen Ort ohne Hindernisse aus, und stellen Sie sicher, dass sich der zu untersuchende Bereich in jede Richtung mindestens 100-mal so hoch wie der zu setzende Sensor erstreckt.
Verwenden Sie an der Stelle ein Anemometer, um ein Jahr lang die vorherrschenden Windrichtungen zu untersuchen oder Daten der nächstgelegenen Wetterstation zu analysieren. Entscheiden Sie, welches EC-System verwendet werden soll. Öffnen Sie den Pfad-Infrarotgasanalysator mit geringerem Stromverbrauch oder einen geschlossenen Pfadanalysator mit einem kurzen Ansaugrohr, wenn es keine Einschränkungen bei der Stromversorgung gibt oder wenn in rauen Umgebungen.
Legen Sie an der Stelle ein Stativ mit einem vertikalen Pol auf, um das EC-System oben zu montieren. Positionieren Sie den Infrarot-Gasanalysator und das 3D-Schallanemometer nahe beieinander. Platzieren Sie das Klanganemometer an einer perfekt vertikalen Position.
Neigen Sie den Gasanalysator leicht, damit Regenwasser leicht abläuft. Heben Sie die Instrumente auf eine Höhe doppelt so hoch wie die Baldachinhöhe von der Bodenoberfläche und mindestens eineinhalb bis zwei Meter über der Spitze des Vordachs. Vermeiden Sie die Montage unnötiger Elemente in der Nähe des EC-Systems, die den Luftstrom verzerren können.
Für weitere Berechnungen und Flussanalysen messen Sie einige Hilfsvariablen gleichzeitig, einschließlich mindestens Luft- und Bodentemperatur, relative Luftfeuchte, photosynthetische Photonenflussdichte, eintreffende Sonneneinstrahlung und Niederschlag. Um den Kohlendioxidfluss zu berechnen, verwenden Sie die handelsübliche freie Software EddyPro, die Korrekturanwendungen für die Berechnung von EC-Flussen enthält. Erstellen Sie zunächst ein neues Projekt, und geben Sie dann auf der Registerkarte Projektinfo das Rohdatendateiformat an, und wählen Sie eine Metadatendatei aus.
Wechseln Sie zur Registerkarte Flussinformationen, wählen Sie das Dataset und die Ausgabeverzeichnisse aus, geben Sie das Format des Rohdateinamens an, und überprüfen Sie die Liste der Elemente für die Flussberechnung. Wechseln Sie dann zur Registerkarte Verarbeitungsoptionen, und wählen Sie die Einstellungen für die Rohdatenverarbeitung aus. Wählen Sie die Rotationsmethode zur Korrektur der Messungen des Anemometers, die es ermöglicht, jede Fehlausrichtung des Schallanemometers in Bezug auf die lokale Windstromlinie zu berücksichtigen.
Markieren Sie den ersten planaren Fit-Ansatz für heterogene Standorte, die nicht mit dem Deal zu finden sind. Wählen Sie die Typs 012 der Flagging-Richtlinie aus. Wählen Sie die bevorzugte Footprint-Methode für den Einflussbereich auf gemessene Flussmittel aus.
Lassen Sie alle anderen Einstellungen unverändert. Klicken Sie im erweiterten Modus auf Ausführen, um flussflussberechnungen am Ende zu starten. Erstellen Sie eine Kalkulationstabelle, die die Ergebnisse der Flussdatenberechnungssoftware und Hilfsmessungen enthält.
Verwenden Sie Filterwerkzeuge in der Kalkulationstabelle, um Kohlendioxidflüsse herauszufiltern, die bei ungünstigen Wetterbedingungen und Instrumentenstörungen gemessen werden. Überprüfen Sie für einen geschlossenen Pfadanalysator den durchschnittlichen Signalstärkewert. Markieren und verwerfen Sie dann alle Flussmittel, die mit ASS gemessen werden, die unter dem im Handbuch des Instruments vorgeschlagenen Schwellenwert von 60 % liegen.
Entsorgen Sie die bei Regenereignissen gemessenen Flussmittel mit P größer oder gleich 0,1 Millimetern. Um unangemessene Bedingungen für die Anwendung der Wirbelkovarianzmethode zu berücksichtigen, verwerfen Sie die Flussdaten mit schlechter Qualität, wobei die Kohlendioxidwerte größer als eins in der gemeinsamen Ergebnisdatei sind. Verwenden Sie die Nachtzeitanzeige, tagsüber gleich Null, die in der Ausgabedatei angegeben ist, um die in der Nacht gemessenen Kohlendioxidflusswerte herauszufiltern.
Zeichnen Sie die nächtlichen Kohlendioxidflüsse gegen die entsprechenden Reibungsgeschwindigkeitswerte und finden Sie den U-Stern-Wert, bei dem diese Ströme nicht mehr zunahmen. Markieren Sie den erhaltenen Wert als Reibungsgeschwindigkeitsschwelle, der als Maß für unzureichende Turbulenzbedingungen verwendet werden soll. Entsorgen Sie alle Kohlendioxidflüsse mit einem U-Stern-Wert, der unter dem Schwellenwert liegt, was auf unzureichende Turbulenzen hindeutet.
Nun, Plot der Wind stieg auf der Karte der untersuchten Fläche für Fluss räumliche Repräsentativität Einschränkungen. Nach der Schätzung der kreuzwindintegrierten Fußabdrücke wählen Sie 70% als Wahrscheinlichkeit für räumlich begrenzte Standorte, die für weitere Analysen verwendet werden. Als nächstes orientieren Sie eine Karte und ein Wind stieg auf die gleiche Weise und mit Nordrichtung als Indikator, überprüfen Sie, ob eine Richtung im Bereich des Interesses Hindernisse hat, zum Beispiel, andere Arten von Ökosystemen, und markieren Sie sie als nicht repräsentativ.
Wählen Sie die Windrichtungssektoren und die Footprint-Werte aus, die am repräsentativsten für den Messort sind, überprüfen Sie die Dimension, und geben Sie die maximale Länge an. Filtern Sie Flusswertwerte heraus, die beide Anforderungen nicht erfüllen. Um die Lückenfüllung für Kohlendioxiddaten durchzuführen, wählen Sie die Methode für die qualitätsgeprüfte Füllung und Aufteilung der Kohlendioxidflusslücke in Absorption und Atmung aus drei grundlegenden Gruppen: prozessbasierter Ansatz, statistische Methoden und die Verwendung neuronaler Netze.
Der schwächste Punkt des Protokolls ist die Lückenfüllung und Flusspartitionierung Beschreibung, da vorgeschlagene Methoden wurden individuell von anderen Spezialisten entwickelt und nur hier als vorgeschlagene Techniken implementiert. Ein Beispiel für den prozessbasierten Ansatz ist das FLUXNET Canada Research Network. Um die Lücken nicht nur im Kohlendioxid, sondern auch in anderen EasyFlux-Werten, wie sinnvoller und latenter Wärme, sowie in den wichtigen meteorologischen Elementen zu füllen, nutzen Sie das Online-Tool REddyProc, das auch als R-Softwarepaket erhältlich ist.
Als nächstes berechnen Sie beispielsweise in der R-Software die Tages-, Monats- und Jahressummen aller lückengefüllten Kohlendioxidflüsse, einschließlich der Netto-Ökosystemproduktion, der Bruttoökosystemproduktion und der Ökosystematmung. Das Windrosendiagramm auf dem Hintergrund des Standortgebiets TLEN 1 zeigt die blau schattierten Polygone für die gewählte Windrichtung und die rot schattierten Polygone in ihnen als Sektoren eines Kreises mit einem Radius von 200 Metern, was eine maximal akzeptable Ausdehnung der Flussfußabdrücke darstellt. Diese Abbildung zeigt die Ergebnisse eines Filterverfahrens am Beispiel eines Jahres der Nettoökosystem-Produktionsflussmessungen von der Windwurfstelle TLEN 1.
Die kleinste Anzahl von Datenpunkten wurde aufgrund ungünstiger Wetterbedingungen und Gerätestörungen verworfen. Während der letzte Teil des Qualitätssicherungsprotokolls unter Berücksichtigung der Beschränkungen der räumlichen Repräsentativität des Flusses zu einer endgültigen Datenabdeckung von nur 1/3 aller von der EG gemessenen Rohnetzökosystem-Produktionsflüsse führte. Die Beziehung zwischen Netto-Ökosystemproduktionsflüssen, der für die prozessbasierte Methode gefüllten Lücke und einem statistischen Ansatz zeigt eine einfache lineare Regression, was darauf hindeutet, dass beide Techniken im Allgemeinen vergleichbar sind und daher für die Lückenfüllung der Nettoökosystemproduktion verwendet werden können. Durch die Verwendung der beiden Methoden wurden auch die täglichen Atmungsflusssummen des Ökosystems aus dem Partitionierungsverfahren ermittelt.
Es sei daran erinnert, dass einer der entscheidenden Schritte bei der Datenfilterung und Qualitätskontrolle an nicht idealen Standorten die Bewertung der räumlichen Repräsentativität gemessener Flussmittel ist.
