Измерения CO2 Fluxes на неидеальных сайтах Эдди Ковариантки

Резюме

Представленный протокол использует метод вихревого коварства в нетипичных местах, применимых ко всем типам экосистем с коротким навесом с ограниченной площадью, на лесовосстановленном участке в Польше. Описаны подробные сведения об измерении правил настройки сайта, расчетах потока и контроле качества, а также анализе конечных результатов.

Аннотация

Этот протокол является примером использования метода вихревого ковариантного исследования (EC) для исследования пространственно и временно усредненных чистых потоков CO₂ (чистое производство экосистем, НЭП) в нетипичных экосистемах, на территории, в настоящее время лесовосстановленной области в Польше. После торнадо в сохранившихся лесных стендах был создан относительно узкий «коридор», что усложняет подобные эксперименты. Применение других методов измерения, таких как метод камеры, является еще более трудным в этих обстоятельствах, потому что особенно в начале, поваленные деревья и в целом большая неоднородность сайта обеспечивают сложную платформу для выполнения измерения потока, а затем должным образом высококлассные полученные результаты. По сравнению со стандартными измерениями ЕС, проведенными в нетронутых лесах, случай ветровых зон требует особого внимания, когда речь идет о местоположении и анализе данных на объекте, с тем чтобы обеспечить их репрезентативность. Таким образом, здесь мы представляем протокол в режиме реального времени, непрерывный CO₂ измерения потока на динамически меняющихся, неидеальный сайт ЕС, который включает в себя (1) расположение сайта и приборов установки, (2) flux вычислений, (3) строгий фильтрации данных и контроль качества, а также (4) заполнение пробелов и чистые потоки, разделивающиеся на дыхание и поглощение CO 2. Основным преимуществом описанной методологии является то, что она содержит подробное описание экспериментальной установки и измерительных показателей с нуля, которые могут быть применены к другим пространственно ограниченным экосистемам. Его также можно рассматривать как список рекомендаций о том, как бороться с нетрадиционной эксплуатацией сайта, предоставляя описание для неспециалистов. Полученные проверенные качество, заполненные пробелы, получасовые значения чистых CO_2,а также абсорбционные и всасочные потоки, могут быть, наконец, агрегированы в ежедневные, ежемесячные, сезонные или годовые итоги.

Введение

В настоящее время наиболее часто используемый метод в атмосфере-земля экосистемы двуокиси углерода (CO₂) обмен исследований является eddy covariance (EC) техника¹. Метод ЕК используется десятилетиями, а исчерпывающие описания вопросов, касающихся всехметодологических, технических и практических аспектов, уже опубликованы 2,^3,4. По сравнению с другими методами, используемыми для аналогичных целей, метод ЕС позволяет получать пространственно и временно усредненные чистые потоки CO₂ от автоматических, точечных измерений, которые учитывают вклад всех элементов в сложных экосистемы, вместо трудоемких, ручные измерения (например, камерные методы) или требование взятия многих образцов¹.

Среди наземных экосистем леса играют наиболее значительную роль в цикле C, и многие научные мероприятия были сосредоточены на изучении их цикла CO 2, хранения углерода в древесной биомассе и их взаимоотношений с изменением климатических условий как прямое измерение, так и моделирование⁵. Многие сайты ЕС, в том числе один из самых длинных записей потока⁶, были созданы выше различных типов лесов⁷. Как правило, местоположение участка тщательно подбиралось до начала измерений с целью самой однородной и самой большой возможной области. Хотя, в нарушенных лесных участков, таких как ветропарки, количество ec измерительных станций по-прежнему недостаточно^8,9,10. Одной из причин этого являются материально-технические трудности в измерении установки сайта и, прежде всего, небольшое число внезапно появляющихся мест. Для того, чтобы получить наиболее информативные результаты в районах ветра, очень важно, чтобы начать как можно скорее после такого случайного события, которое может вызвать дополнительные проблемы. В отличие от нетронутых лесных участков, измерения ЕС на участках ветромета являются более сложными и могут отклоняться от уже установленных процедур^3. Поскольку некоторые экстремальные явления ветра создают пространственно ограниченные области, существует необходимость в продуманном местоположении станции измерения и тщательной обработке данных, чтобы получить как можно больше надежных значений потока, насколько это возможно. Аналогичные трудности в применении метода ЕС имели место (например, завершение исследований, выполненных над длинным, но узким озером), где измеренные потоки CO₂ требовали строгой фильтрации данных^11,12 для того, чтобы гарантировать их пространственной репрезентативности.

Таким образом, представленный протокол является примером использования метода ЕС в нетипичных местах, предназначенных не только для ветровых зон, но и для всех других видов короткой растительности с ограниченной площадью (например, пахотные угодья, расположенные между более высокими типами растительности). Самым большим преимуществом предлагаемой методологии является общее описание сложных процедур, требующих углубленных знаний, от выбора местоположения и приборов, установленных до окончательного результата: полный набор данных высококачественного CO₂ Потоков. Технической новизной измерительного протокола является использование уникальной базовой конструкции для размещения системы ЕС (например, штатив с определенной высотой, которая является «мини-башней» с регулируемой, электрически управляемой мачты, что позволяет изменить конечную высоту датчиков в соответствии с индивидуальными потребностями).

протокол

1. Установка местоположения и приборов

1. Выберите место расположения места измерения в относительно однородной и плоской местности, чтобы соответствовать основным требованиям метода EC. Избегайте мест со сложными формами земли (депрессии, склоны) или расположенных вблизи аэродинамических препятствий (например, сохранившихся деревьев), которые могут исказить поток воздуха.
   1. Проверьте видовой состав и покрытие растений. Выберите место с наиболее схожими характеристиками: возраст и высота основного типа растительности.
   2. По возможности проведите дополнительные исследования почвы, которые помогают выбрать однородную область. Сравните типы почв в нескольких местах (профили почвы), содержание углерода и азота в почве, а также условия влажности (например, используя регулярную сетку для отбора проб почвы). Избегайте мест с выдающимися характеристиками по сравнению со средними значениями, полученными в ходе исследования почвы.
2. Прежде чем решить, где разместить приборы, исследуйте преобладающие направления ветра (в идеале за год до установки участка), или проанализируйте данные с ближайшей метеорологической станции. Если существуют некоторые ограничения в отношении масштабов области, представляющей интерес, выберите место, которое находится в пределах преобладающих ветровых секторов (вверх).
   ПРИМЕЧАНИЕ: В случае польского участка ветромета, в связи с формой траектории торнадо, было решено разместить башню в середине ее ширины (около 400-500 м) и как можно дальше от соседней, несколько-летней сосновой плантации, насколько это возможно в восточно-западном направлении (около 200 м f rom башни к их краям), в виду того что превалируя направление ветра было от северо-запада к зюйз-западу и от северо-востока к востоку(рисунок 1).
3. Решите, какую систему ЕС использовать: открытый путь или закрытый путь (закрытый путь - закрытый путь с короткой входним трубоукладчиком) инфракрасный анализатор газа (или два из них, если это возможно). Каждый из них имеет преимущества и недостатки, но в целом, оба являются надежными для использования на поле. Используйте трехмерный (3D) ортогонаальный звуковой анемометр. Для использования метода EC требуется высокочастотные измерения - не менее 10 Гц в случае обоих инструментов.
   1. Рассмотрим, какой источник питания является наиболее возможным для использования на сайте (есть ли линия электропередачи поблизости, солнечные панели или другой генератор энергии?). Если нет ограничений, используйте анализатор газа замкнутого пути (или закрытый) путь.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Система открытых путей имеет гораздо более низкое энергопотребление, но в суровых условиях (очень холодная погода, обледенение, дождливые места) это приведет к значительной потере высококачественных данных.
   2. Следуйте правилам, чтобы позиционировать оба инструмента по отношению друг к другу¹³. Избегайте установки ненужных элементов вблизи системы ЕС, которые могут исказить поток воздуха.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Закрытый анализатор путей (Таблица материалов) и 3D звуковой анемометр (Таблица материалов) были использованы в этом эксперименте.
4. Как только место выбрано, поместите штатив с вертикальным полюсом (или другим видом базовой конструкции), чтобы смонтировать систему EC сверху. Установите высоту приборов с учетом двух основных требований: исследованная шероховатость поверхности (в упрощении высоты существующей растительности) и область влияния (fetch/footprint - область, "видимая" системой ЕС)⁴.
   ПРИМЕЧАНИЕ: При динамично развивающихся экосистемах, таких как лесовосстановление ветромета tlen I, изменение размещения инструментов со временем будет необходимо для удовлетворения требований метода ЕС. В качестве альтернативы базовой конструкции для системы ЕС здесь была предложена инновационная инфраструктура (т.е. "мини-башня": якорная алюминиевая конструкция (1,5 м прямоугольной фермы (W x L) 1 м х 1,2 м) с мачтой (треугольная ферма 30 см х 30 см). внутри конструкции вдоль стальных рельсов, питание от электродвигателя.
   1. Во-первых, смонтировать оба инструмента системы EC на металлическом столбе, прикрепленном централизованно к мачте. Не забудьте поместить звуковой анемометр в совершенно вертикальное положение. Наклоните анализатор газа слегка, чтобы дождевая вода легко убежала.
   2. Поднимите приборы на высоту в два раза высоту навеса с поверхности почвы, и по крайней мере 1,5-2,0 м над верхней частью навеса^4. Убедитесь, что базовое сооружение расположено таким образом, что гарантирует, что исследуемая область простирается по крайней мере в 100 раз высоту размещения датчика в каждом направлении^14.
   3. Не забудьте установить молниезащиту для металлической конструкции.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для достижения максимального выхода из измерения ЕС в польском сайте ветромета (Tlen I), некоторые компромиссы были сделаны. В начале эксперимента приборы были размещены на высоте 3,3 м.
5. Для дальнейшего анализа вычислений и потока измерьте некоторые вспомогательные переменные одновременно, в том числе, по крайней мере: температура воздуха (Ta) и почвы (Ts), относительная влажность (RH) воздуха, плотность фотосинтетического фотонного потока (PPFD), входящие солнечные излучения (Rg) и осадков (P). Как правило, на сайтах ЕС также получается большое количество других переменных.
   1. Поместите датчики излучения (PPFD и Rg) на юг. Используйте горизонтальный полюс, чтобы переместить их от штатива. Проверьте угол обзора датчиков и отрегулируйте длину полюса и высоту крепления, чтобы убедиться, что видна только исследуемая поверхность.
   2. Используйте датчики температуры воздуха и влажности с радиационными щитами, установленными на той же высоте, что и система EC.
   3. Установите опрокидывающиеся датчики дождя (по крайней мере два) на относительно открытых пространствах, рядом с башней ЕС, на 1 м над уровнем земли. Закопать датчики температуры почвы на нескольких различных глубинах (три или более в зависимости от типа почвы). Помните, чтобы иметь некоторые повторения для каждой глубины. Поместите некоторые датчики на самом мелком уровне.

2. Вычисление потока CO₂

1. Используйте коммерчески доступные свободные программы (например, EddyPro¹⁵) для вычислений потока еС, включающие приложения коррекции.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Это программное обеспечение было выбрано из-за его сложности, популярности и дружелюбия пользователей и рекомендуется специально для не-экспертов.
2. Сначала создайте новый проект, а затем во вкладке «Информация о проекте», укажите формат файла исходного файла данных и выберите файл метаданных. Если необработанные данные были получены в виде файлов ".ghg", отдельный файл метаданных уже встроен, и никаких дальнейших действий не требуется. В других случаях используйте альтернативный вариант файла и введите всю информацию вручную.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Файл метаданных определяет порядок измеренных переменных, их единиц и некоторую дополнительную информацию, необходимую для вычислений потока. Если какая-либо из деталей настройки или характеристики сайта изменится, не забудьте изменить ее в разделе метаданных.
3. Перейдите на вкладку info flux, выберите набор данных и каталоги вывода, укажите формат необработанного имени файла и проверьте список элементов для вычислений потока.
4. Перейдите к вкладке параметры обработки и выберите необработанные настройки обработки данных.
   1. Выберите метод коррекции измерений анемометров (методвращения), который позволяет учитывать любое несоответствие звукового анемометра по отношению к локальной линии ветра^15. Тик первый планарный подход¹⁶ (предлагается для неидеальных, неоднородных мест).
   2. Выберите 0-1-2 тип политики маркировки¹⁷ (подход, который представляет результаты процедуры проверки качества).
   3. Выберите предпочтительный метод следова (область влияния на измеренные потоки) (например, подход Kljun^18). Оставьте все остальные настройки без изменений (параметры по умолчанию).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь можно выбрать из списка вариантов, касающихся исправлений, которые будут применяться, метод расчета следов потока или структура выходных файлов. Хотя, предлагается не менять стандартные параметры во время предварительного запуска выбранного программного обеспечения ЕС, за исключением перечисленных здесь.
5. В случае каких-либо проблем / вопросов, используйте кнопку вопросительный знак (?) рядом с опцией интереса, чтобы узнать больше. Помните, что неверная или недостающая информация в одной вкладке предотвратит движение к другой.
6. Нажмите Выполнить Расширенный режим, чтобы начать вычисления потока в конце. В случае использования только настроек по умолчанию нажмите «Выполнить экспресс-режим».

3. Фильтрация и контроль качества потока

1. Избегайте потери данных, используя регулярный план обслуживания. В соответствии с индивидуальными возможностями, чистые датчики как можно чаще с помощью воды или мягкого моющего средства.
2. Проводить калибровку газоанализаторов не реже одного раза в 6 месяцев с использованием стандартов CO₂ (0 промилле и по крайней мере еще одна концентрация, например, 360 промилле). Минимум 24 ч перед каждой калибровкой изменяйте поглощающие вещества CO₂ и H₂O (гидроксид натрия с кремнием и перхлорат магния, соответственно), которые присутствуют в двух небольших бутылках внутри сенсорной головки.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Процедура калибровки относительно проста и хорошо описана в руководстве по анализу газа. В программном обеспечении, посвященном LI-7200 и LI-7500, есть вкладка, которая содержит все пошаговые рекомендации всего процесса. В случае каких-либо трудностей, анализаторы всегда могут быть отправлены на заводскую калибровку, выполненную производителем, но это требует демонтации датчика и приводит к длительным заметам в наборе данных потока.
3. Создайте общий файл (например, .csv, .xlsx), который содержит все результаты программного обеспечения расчета потока и вспомогательных измерений. Убедитесь, что соответствующие 30-минутные средние значения (флюсы и метеорологические переменные) измеряются в одно и то же время.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы упростить и ускорить процедуру фильтрации, используйте дополнительные программы (например, Matlab или бесплатное программное обеспечение R), в зависимости от навыков пользователей, а не работать в электронной таблице.
4. Выполните все этапы фильтрации, описанные ниже (разделы 3.5-3.7) на данных из этого файла. Используйте либо инструменты фильтрации в электронной таблице (или встроенные функции "если") или создавайте пользовательские функции фильтрации с использованием другого программного обеспечения.
5. Определите неблагоприятные погодные условия и неисправности приборов.
   1. Используйте показатели производительности прибора для фильтрации данных, подвергаемых ошибкам из-за загрязнения газоанализатором. Для анализатора замкнутого пути проверьте среднее значение силы сигнала (ASS), приведенное в выходном файле из программного обеспечения расчета потока. Затем отметьте и отбросьте все потоки(co2'flux),измеренные ниже, например, ASS 70% (10% выше порога, чем предлагается в руководстве прибора).
   2. Дополнительно установите постоянный диапазон для флюсов, что позволяет исключить выбросы (например, от -15 до 15 моль^-2-1 на сайте Tlen I). Одним из возможных способов удаления потоков за пределами нормального диапазона является использование лимита стандартных отклонений в 2,3 от среднего значения потока, рассчитанного индивидуально для каждого сезона.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Авторы настоятельно не советуют использовать априори диапазон, как это делается в случае Tlen I сайт неспециалист. Статистический подход является гораздо более надежным и объективным.
   3. Отбрасывается потоки, измеряемые во время любых дождевых событий (или других видов осадков); удалять флюсы, когда P 0,1 мм.
6. Учет неподходящих условий для применения метода эдди ковариантного применения.
   1. Используйте результаты теста на устойчивое состояние и хорошо развитого теста турбулентности^17,19, выполненного во время вычислений потока в программном обеспечении (см. шаг 2.4.2). Откажитесь от данных о потоках с низким качеством (значения флага CO 2: qc'co2-flux (1) в общем файле результатов.
   2. Используйте индикатор ночного периода (дневной no 0), приведенный в выходном файле, чтобы отфильтровать значения потока CO_2, измеренные ночью. Участок все ночные CO₂ потоки против соответствующих значений скорости трения (u_q измеряется в то же время) и найти значение u_q, при котором эти потоки перестали увеличиваться.
   3. Отметьте полученное значение в качестве порога скорости трения (u_qthr),который будет использоваться в качестве меры недостаточной турбулентности. Откажитесь от всех потоков CO₂ с соответствующими значениями u_q
      ПРИМЕЧАНИЕ: Представленный метод для вас_{определение thr} является самым простым, но и самым субъективным. Есть несколько, более точные, сложные и надежные методы, чтобы определить порог скорости трения^21,22, чем простой визуальный осмотр, который может быть использован здесь. Кроме того, следует отметить, что на очень неоднородных сайтов, определяющих u_sthr не может быть легким. Некоторые другие меры должны быть рассмотрены в таких случаях, которые хорошо описаны в литературе^3,4.
7. Ограничения пространственной репрезентативности потока
   1. Во-первых, участок ветром поднялся, полученный из измерений или с ближайшей метеорологической станции, на карте исследуемого района. Укажите, какие ветровые отрасли следует исключить из окончательного анализа (в связи с наличием какого-либо потенциального бремени или иного типа растительности, чем исследовано). Используйте пользовательский метод или используйте готовые функции из другого математического программного обеспечения (например, функция windRose в программном обеспечении R).
   2. По оценке кроссвинд интегрированных следов, выбранных во время вычислений потока (шаг 2.4.3), решить, какой след характеристика будет использоваться для дальнейшего анализа(x'10%, x'30%, x'50%, x'70% или x Уровень 90%). Для упрощения, каждое значение следа 30 мин предоставляет информацию о том, что расстояние (вверх) до края области, из которого измеряется сигнал (поток) возникла с заданным уровнем вероятности.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь значения следа представляя 70%(x'70%) вероятность была выбрана как предел, в виду того что самый высокий возможный уровень 90% в spatially лимитированных местах приводит к в идти наилучшим образом за зоной исследования.
   3. Выберите сектора направления ветра, которые являются наиболее репрезентативными для измерительного участка. Сделайте то же самое со значениями следа, имея в виду, что самое дальнее расстояние (самое высокое значение следа) не может превышать область интереса(рисунок1). Отфильтровать значения потока, которые не отвечают обоим требованиям.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Так как ветер Tlen I сайт был расположен между лесными стендами, которые пережили торнадо, только два сектора направления ветра были приняты в качестве представителя: 30-90 "и 210-300" Таким образом, все потоки CO 2, исходящие из района за пределами этих секторов, были исключены. Кроме того, расстояние до ближайшего бремени (искажение воздушного потока) или другой тип экосистемы (с разной чистой динамикой обмена CO₂₎ в каждом направлении должно быть максимальным пределом следа, хотя рекомендуется уменьшить это значение. На расположенном в центре Тлен-И месте расстояние до уцелевших краев леса составляло около 200–250 м; таким образом, выбранный порог следа был установлен на 200 м максимум и применяется в равной степени в каждом направлении.

4. Заполнение разрыва и раздел атокорса в co₂ дыхания и поглощения

1. Выберите метод для заполнения и раздела пробелов в потоке CO 2, проверенного на поглощение (брутто первичные производственные потоки) и дыхания (экосистемное дыхание,R_eco- fluxes) из нескольких широко используемых подходов, которые включают в себя три основные группы: технологический подход^23,24, статистические методы^25,26, и использование нейронных сетей^27,28.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Поскольку первые две группы методов (процесс-основанные и статистические подходы) широко используются среди научного сообщества, хорошо описаны и обсуждены в литературе, а в случае последнего, рекомендуется использовать в глобальной сети потока измерения сайтов (FLUXNET) и проекта Комплексной системы наблюдения углерода (ICOS) (международные инициативы, направленные на мониторинг следов газов, сбор данных ЕС и создание общих протоколов обработки), использование обоих было рекомендовано здесь, на Начале.
2. В качестве примера подхода, основанного на процессе, следуйте процедуре, основанной на исследовательской сети Fluxnet Canada (FCRN^23,24).
   1. Выберите чистые потоки CO₂ (NEP), измеренные в ночные периоды, а также все значения потока за пределами вегетационного периода. Предполагается, что они полностью R_эко потоки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для различки между ночным и дневным периодом можно также использовать пороговое значение PPFD (например, PPFD lt; 120 моль^-2-1 в ночном индикаторе²⁹). Кроме того, для оценки того, когда начинается и заканчивается период вегетации, здесь использовался простой тепловой метод: когда среднесуточная температура воздуха (на высоте 2 м) и температура почвы (на глубине 2 см) превышали 0 градусов по Цельсию, было отмечено начало вегетационного сезона и закончилось, когда b Температура oo снова опустилась ниже 0 градусов по Цельсию. В случае различных видов растительности, различные температурные пороги должны быть использованы в отношении физиологии растений. Начало фотосинтетической активности отличается для хвойных и лиственных деревьев, сельскохозяйственных культур и трав, что происходит от того, что различные виды растительности по-разному реагируют на температуру воздуха.
   2. Используя температуру (T) почвы, воздуха или комбинацию этих двух, определите связь между температурой и R_eco. Используйте любое программное обеспечение, позволяющее приспосабливать нелинейные функции к данным (например, программное обеспечение Matlab). В принципе, выберите наиболее подходящий модель регрессии (использовать, например, информационный критерий Akaike (AIC) для принятия решения о функции, которая наилучшим образом соответствует данным); хотя на практике одной из наиболее часто используемых функций является модель Lloyd-Taylor^30:
      
      где R_eco значение потока дыхания экосистемы, скорость дыхания в температуре справки, T_ref будет температурой справки, T измеренная температура воздуха или почвы, T₀ это температура, которая является порогом для биологической активности, чтобы инициировать (оценочный параметр модели), и E₀ является параметром, описывающим энергию активации.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В случае процедуры FCRN, некоторые из этих переменных установлены заранее: T_ref и E₀, которые в случае Tlen I windthrow сайт был равен 283,25 K и 309 K, соответственно. Некоторые исследования показывают, что использование температуры почвы измеряется на мельчайшей глубине для R_эко против T отношения²⁵, который для короткой растительности, казалось, лучший выбор, так как большая часть выбросов происходит от гетерогенное дыхание из почвы и корней. В отличие от высоких лесов, автотрофическое дыхание листвы, ветвей и болев, движимых температурой воздуха, не играет важной роли (если присутствует).
   3. Используя полученную функцию регрессии R_eco vs T, заполните пробелы в ночном и неветливом сезоне neP-потока и вычислите значение функции для отсутствующих потоков с помощью соответствующих измерений температуры. Обратите внимание, что в этих случаях R_эко и НЭП, и GPP 0. Та же функция с дневной температурой даст дневные R_эко потоки для каждого получасового значения.
   4. Рассчитайте значения GPP в соответствии с уравнением: GPP и NEP и R_eco для каждого доступного потока НЭПа в дневное время в вегетационном периоде или установите до нуля в ночное время и невегетационный сезон. Затем найдите взаимосвязь между потоками PPFD и GPP. Используйте любое программное обеспечение, позволяющее приспосабливать нелинейные функции к данным. Опять же, есть один широко используемый уравнение для достижения таких отношений прямоугольной гиперболы Михаэлис-Ментен, здесь, в измененной форме²⁶:
      
      где GPP является 30-мин усреднее валового первичного производства потока значение, является экосистема квантовой урожайности, и GPP_{выбрать} является gPP скорость потока на оптимальной PPFD (2000 моль^{м -2}s^-1).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте полученную функцию для моделирования значений GPP для измеренных дневных значений вегетаций.
   5. В конце всей процедуры, используйте моделируемые GPP и R_эко потоки для расчета отсутствующих значений потоков NeP следующим образом: NEP и GPP - R_эко.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые небольшие пробелы (несколько недостающих потоков) могут быть заполнены простой линейной функцией регрессии, движущимся средним подходом или другими статистическими методами перед входом в модели. Пробелы в вспомогательных переменных (температура, солнечное излучение) должны быть заполнены перед входом в модели. Таким образом, умноженные измерения одних и тех же или суррогатных переменных полезны, помогая избежать больших пробелов в наборах данных.
3. Для заполнения пробелов не только в СО 2, но и в других значениях потока ЕС (разумное и скрытое тепло), а также в важных метеорологических элементах, используйте онлайн-инструмент ReddyProc²⁵ (доступен также в качестве пакета программного обеспечения R).
   ПРИМЕЧАНИЕ: В отличие от предыдущего метода, сначала отсутствующие потоки НЭПа заполняются, а затем каждый полчаса чистого потока разделится на GPP и R_eco. Тип модели, используемой для раздела R эко-потока, такой же, как и в предыдущем методе.
   1. Чтобы воспользоваться онлайн-инструментом, подготовьте данные в соответствии с правилами, касающимися их формата и порядка. Необходимые данные включают 30-минутные средние значения чистого CO₂ (NEP), скрытое тепло (LE) и разумные колебания тепла (H), дефицит водяного пара (VPD) и значения скорости трения, рассчитанные с использованием измерений EC, а также температуру почвы или воздуха (T_{воздуха} или T_почвы), входящих солнечных лучей (R_g) и относительная влажность воздуха (RH).
   2. Перейдите на страницу Обработки и заполните всю необходимую информацию о месте измерения (имя, координаты, высота, часовой пояс).
   3. Решите, следует ли дополнительно оценить порог u_q с помощью этого программного обеспечения (см. шаги 3.6.2 и 3.6.3), какой метод использовать и в течение какого периода времени: весь год или отдельно для каждого сезона.
   4. Выберите один или оба метода для раздела чистых потоков (ночь-²⁵ или дневной 31) и запустите процесс вычислений.
4. Сравните полученные результаты с точки зрения как производительности метода в заполнении и разделении пробелов потока NeP, создавая искусственные пробелы в НЭП, и проверьте, насколько точно они были смоделированы.
5. Рассчитайте ежедневные, ежемесячные и годовые итоги всех заполненных разрывов CO₂ потоки, включая НЭП, GPP и R_eco, на основе которых можно проследить изменения функционирования экосистемы. Используйте собственную функцию пользователей, чтобы агрегировать эти потоки отдельно в выбранный домен времени и суммировать все значения.
   ПРИМЕЧАНИЕ: На сайте Tlen I windthrow, годовые итоги, а также ежемесячные потоки позволили проанализировать не только чистую динамику обмена CO 2, но и механизмы восстановления после нарушения управляемого леса.

Результаты

Одним из важнейших шагов в области фильтрации потока и контроля качества на неидеальных участках ЕС является оценка пространственной репрезентативности измеренных потоков. Самый простой способ проведения такого анализа, учитывая тот факт, что расчеты проводились с ...

Обсуждение

Этот протокол представляет вихревый covariance (EC) метод, который будет использоваться на неидеальных сайтах (здесь лесовосстановление ветроустановки сайта): расположение сайта и измерения инфраструктуры установки, чистый CO₂ fluxes вычислений и пост-обработки, а также некоторые вопросы,...

Материалы

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.