Name: measurements of co2 fluxes at non-ideal eddy covariance sites
Uploaded: 2019-06-24T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites at JoVE.com

מחקר זה נתמך על ידי מימון מינהל כללי של יערות המדינה, ורשה, פולין (פרויקט לאס, No או-2717/27/11). היינו רוצים להביע את תודתנו לקבוצת המחקר כולה ממחלקת המטאורולוגיה, אוניברסיטת פוזנן במדעי החיים, פולין, העוסקת ביישום הפרוטוקול הזה ועזרתם ביצירת הגרסה החזותית שלה.

1. מיקום האתר והתקנת מכשור
<ol><li>בחר מיקום של אתר מדידה בשטח אחיד יחסית ושטוח כדי לעמוד בדרישות הבסיסיות של שיטת ה-EC. הימנע ממקומות עם צורות היבשה מסובך (דיכאונות, מדרונות) או ממוקם ליד מכשולים אירודינאמיים (g., ששרדו דוכני עצים), אשר יכול לעוות את זרימת האוויר.<ol>
<li>בדוק קומפוזיציה מינים ומכסה ...

<ol>
	<li>Baldocchi, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+fluxes+of+trace+gases+and+energy+between+ecosystems+and+the+atmosphere+-+the+state+and+future+of+the+eddy+covariance+method.">Measuring fluxes of trace gases and energy between ecosystems and the atmosphere - the state and future of the eddy covariance method.</a> Global Change Biology. 20, 3600-3609 (2014).</li><li>Aubinet, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimates+of+the+annual+net+carbon+and+water+exchange+of+European+forests:+the+EUROFLUX+methodology.">Estimates of the annual net carbon and water exchange of European forests: the EUROFLUX methodology.</a> Advances in Ecological Research. 30, 113-174 (2000).</li><li>Aubinet, M., Vesala, T., Papale, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A practical guide to measurements and Data Analysis. , (2012).</li><li>Burba, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Eddy Covariance Method for: Scientific, Industrial, Agricultural, and Regulatory Applications. A Field Book on Measuring Ecosystem Gas Exchange and Areal Emission Rates. , (2013).</li><li>Pan, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Large+and+Persistent+Carbon+Sink+in+the+World&#8217;s+Forests.">A Large and Persistent Carbon Sink in the World&#8217;s Forests.</a> Science. 333, 988-993 (2011).</li><li>Wofsy, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Net+exchange+of+CO2+in+a+midlatitude+forest.">Net exchange of CO2 in a midlatitude forest.</a> Science. 260 (5112), 1314-1317 (1993).</li><li>Luyssaert, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+balance+of+boreal,+temperate,+and+tropical+forests+derived+from+a+global+database.">CO2 balance of boreal, temperate, and tropical forests derived from a global database.</a> Global Change Biology. 13, 2509-2537 (2007).</li><li>Knohl, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+dioxide+exchange+of+a+Russian+boreal+forest+after+disturbance+by+wind+throw.">Carbon dioxide exchange of a Russian boreal forest after disturbance by wind throw.</a> Global Change Biology. 8, 231-246 (2002).</li><li>Lindauer, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Net+ecosystem+exchange+over+a+non-cleared+wind-throw-disturbed+upland+spruce+forest-Measurements+and+simulations.">Net ecosystem exchange over a non-cleared wind-throw-disturbed upland spruce forest-Measurements and simulations.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 197, 219-234 (2014).</li><li>Schulze, E. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Productivity+of+forests+in+the+Eurosiberian+boreal+region+and+their+potential+to+act+as+a+carbon+sink+-+a+synthesis.">Productivity of forests in the Eurosiberian boreal region and their potential to act as a carbon sink - a synthesis.</a> Global Change Biology. 5, 703-722 (1999).</li><li>Mammarella, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+dioxide+and+energy+fluxes+over+a+small+boreal+lake+in+Southern+Finland.">Carbon dioxide and energy fluxes over a small boreal lake in Southern Finland.</a> Journal of Geophysical Research-Biogeosciences. 120, 1296-1314 (2015).</li><li>Vesala, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eddy+covariance+measurements+of+carbon+exchange+and+latent+and+sensible+heat+fluxes+over+a+boreal+lake+for+a+full+open+water+period.">Eddy covariance measurements of carbon exchange and latent and sensible heat fluxes over a boreal lake for a full open water period.</a> Journal of Geophysical Research-Biogeosciences. 111, 1-12 (2006).</li><li>Burba, G., Anderson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A brief practical guide to Eddy Covariance Flux Measurements. Principles and workflow examples for scientific and industrial applications. , (2010).</li><li>Businger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+accuracy+with+which+dry+deposition+could+be+measured+with+current+micrometeorological+techniques.">Evaluation of the accuracy with which dry deposition could be measured with current micrometeorological techniques.</a> Journal of Applied Meteorology and Climatology. 25, 1100-1124 (1986).</li><li>. Eddy Pro Software Instruction Manual Available from: <a target="_blank" href="https://www.licor.com/documents/1ium2zmwm6hl36yz9bu4">https://www.licor.com/documents/1ium2zmwm6hl36yz9bu4</a> (2017)</li><li>Wilczak, J. M., Oncley, S. P., Stage, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sonic+anemometer+tilt+correction+algorithms.">Sonic anemometer tilt correction algorithms.</a> Boundary-Layer Meteorology. 99, 127-150 (2001).</li><li>Foken, T., Lee, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-field+quality+control.">Post-field quality control.</a> Handbook of Micrometeorology: A Guide for Surface Flux Measurements. , (2004).</li><li>Kljun, N., Rotach, M. W., Schmid, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+backward+Lagrangian+footprint+model+for+a+wide+range+of+boundary-layer+stratifications.">A three-dimensional backward Lagrangian footprint model for a wide range of boundary-layer stratifications.</a> Boundary Layer Meteorology. 103, 205-226 (2002).</li><li>Foken, T., Wichura, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tools+for+quality+assessment+of+surface-based+flux+measurements.">Tools for quality assessment of surface-based flux measurements.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 78, 83-105 (1996).</li><li>Mauder, M., Foken, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+post-field+data+processing+on+eddy+covariance+flux+estimates+and+energy+balance+closure.">Impact of post-field data processing on eddy covariance flux estimates and energy balance closure.</a> Meteorologische Zeitschrift. 15, 597-609 (2006).</li><li>Gu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Objective+threshold+determination+for+nighttime+eddy+flux+filtering.">Objective threshold determination for nighttime eddy flux filtering.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 128 (3-4), 179-197 (2005).</li><li>Papale, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+a+standardized+processing+of+Net+Ecosystem+Exchange+measured+with+eddy+covariance+technique:+algorithms+and+uncertainty+estimation.">Towards a standardized processing of Net Ecosystem Exchange measured with eddy covariance technique: algorithms and uncertainty estimation.</a> Biogeosciences. 3 (4), 571-583 (2006).</li><li>Barr, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interannual+variability+in+the+leaf+area+index+of+a+boreal+aspen-hazelnut+forest+in+relation+to+net+ecosystem+production.">Interannual variability in the leaf area index of a boreal aspen-hazelnut forest in relation to net ecosystem production.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 126, 237-255 (2004).</li><li>Krishnan, P., Black, T. A., Jassal, R. S., Chen, B., Nesic, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interannual+variability+of+the+carbon+balance+of+three+different-aged+Douglas-fir+stands+in+the+Pacific+Northwest.">Interannual variability of the carbon balance of three different-aged Douglas-fir stands in the Pacific Northwest.</a> Journal of Geophysical Research. 114, 1-18 (2009).</li><li>Reichstein, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+separation+of+net+ecosystem+exchange+into+assimilation+and+ecosystem+respiration:+Review+and+improved+algorithm.">On the separation of net ecosystem exchange into assimilation and ecosystem respiration: Review and improved algorithm.</a> Global Change Biology. 11, 1424-1439 (2005).</li><li>Falge, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gap+filling+strategies+for+defensible+annual+sums+of+net+ecosystem+exchange.">Gap filling strategies for defensible annual sums of net ecosystem exchange.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 107, 43-69 (2001).</li><li>Ooba, M., Hirano, T., Mogami, J. I., Hirata, R., Fujinuma, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparisons+of+gap-filling+methods+for+carbon+flux+dataset:+A+combination+of+a+genetic+algorithm+and+an+artificial+neural+network.">Comparisons of gap-filling methods for carbon flux dataset: A combination of a genetic algorithm and an artificial neural network.</a> Ecological Modelling. 198, 473-486 (2006).</li><li>Papale, D., Valentini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+assessment+of+European+forests+carbon+exchanges+by+eddy+fluxes+and+artificial+neural+network+spatialization.">A new assessment of European forests carbon exchanges by eddy fluxes and artificial neural network spatialization.</a> Global Change Biology. 9, 525-535 (2003).</li><li>Baldocchi, D. D., Vogel, C. A., Hall, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+variation+of+carbon+dioxide+exchange+rates+above+and+below+a+boreal+jack+pine+forest.">Seasonal variation of carbon dioxide exchange rates above and below a boreal jack pine forest.</a> Agricultural and Forest Meteorology. 83, 147-170 (1997).</li><li>Lloyd, J., Taylor, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Temperature+Dependence+of+Soil+Respiration.">On the Temperature Dependence of Soil Respiration.</a> Functional Ecology. 8, 315-323 (1994).</li><li>Lasslop, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+net+ecosystem+exchange+into+assimilation+and+respiration+using+a+light+response+curve+approach:+critical+issues+and+global+evaluation.">Separation of net ecosystem exchange into assimilation and respiration using a light response curve approach: critical issues and global evaluation.</a> Global Change Biology. 16, 187-208 (2010).</li><li>Kljun, N., Calanca, P., Rotach, M. W., Schmid, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+two-dimensional+parameterisation+for+Flux+Footprint+Prediction+(FFP).">A simple two-dimensional parameterisation for Flux Footprint Prediction (FFP).</a> Geoscientific Model Development. 8, 3695-3713 (2015).</li></ol>

פרוטוקול זה מציג את שיטת אדי השונות המשותפת (EC) כדי לשמש באתרים שאינם אידיאליים (כאן אתר windthrow יוער מחדש): מיקום האתר ומדידת הגדרת תשתית, net CO2 מיחשוב ולאחר עיבוד, כמו גם כמה בעיות לגבי מילוי פערים ו פלקסים הליכי חלוקה למחיצות.
למרות שטכניקת ה-EC משמשת בדרך כלל באתרי מדידה ר...

כיום, הטכניקה הנפוצה ביותר בשימוש האטמוספירה-קרקע האקולוגית פחמן דו חמצני (CO2) לימודי החליפין הוא המשותף אדי המשותפת (EC) טכניקה1. השיטה EC שימש עשרות שנים, ותיאורים מקיפה של סוגיות הנוגעות לכל ההיבטים מתודולוגיים, טכניים ומעשיים כבר פורסמו2,3,4. לעומת טכניקות אחרות המשמשות למטרות דומות, שיטת ה-EC מאפשר להשיג את מרחב ואת הממוצע באופן זמני net CO2 פלקסים מ אוטומטי, מדידות נקודה כי לשקול את התרומה של כל האלמנטים מסובכים מערכות אקולוגיות, במקום מדידות מפרך, ידניות (למשל, טכניקה קאמרית) או הדרישה לקחת דגימות רבות1.
בין מערכות אקולוגיות קרקע, יערות לשחק את התפקיד המשמעותי ביותר ב-C אופניים ופעילויות מדעיות רבות התמקדו בחקירת מחזור CO2 שלהם, שמירת פחמן ביומסה וודי וקשרים הדדית שלהם עם תנאי אקלים שינוי על ידי מדידה ישירה או מידול5. אתרי EC רבים, כולל אחת מרשומות השטף הארוך ביותר6, הוגדרו לעיל סוגים שונים של יערות7. בדרך כלל, מיקום האתר נבחר בקפידה לפני תחילת המדידות, עם המטרה של האזור הומוגנית והגדול ביותר האפשרי. למרות, באתרי היער המופרע, כגון windthrows, מספר תחנות מדידה טק עדיין לא מספיק8,9,10. אחת הסיבות לכך היא קשיים לוגיסטיים במדידת הגדרת האתר, ומעל לכל, מספר קטן של הופעה פתאומית של מיקומים. על מנת לקבל את התוצאות האינפורמטיביות ביותר באזורים windthrow, זה חיוני להתחיל בהקדם האפשרי לאחר אירוע כזה מקרי, אשר עלול לגרום לבעיות נוספות. בניגוד לאתרי היער שאינם נגועים, מדידות ה-EC באתרי הרוח מאתגרות יותר ויכולים לסטות מהליכים שכבר נקבעו3. מאז כמה תופעות הרוח קיצוניים ליצור אזורים מוגבלים מרחב, יש צורך במיקום מתחשב תחנת מדידה ועיבוד נתונים זהירים כדי לגזור ערכי השטף אמין הרבה ככל האפשר. קשיים דומים ביישום השיטה EC אירעו (למשל, לסיים את המחקרים שבוצעו מעל אגם ארוך אך צר) שבו נמדד שיתוף2 פלקסים נדרש סינון נתונים קפדניים11,12 כדי להבטיח את ייצוג מרחבי.
לפיכך, הפרוטוקול המוצג הוא דוגמה לשימוש בשיטת ה-EC במיקומים שאינם טיפוסיים, המיועדים לא רק לאזורי הרוח, אלא לכל סוגי הצמחייה הקצרה עם השטח המוגבל (למשל, מקומות הקרופלדים המצויים בין סוגי צמחייה גבוהים). היתרון הגדול ביותר של המתודולוגיה המוצעת הוא תיאור כללי של הליכים מסובכים, המחייב ידע מתקדם, מתוך בחירה ומכשור מיקום האתר המוגדר לתוצאה הסופית: ערכת נתונים מלאה של CO באיכות גבוהה2 פלקסים. החידוש הטכני של פרוטוקול המדידה הוא השימוש בבניית בסיס ייחודי עבור מיקום המערכת EC (למשל, חצובה עם גובה מוגדר כי הוא "מיני מגדל" עם תורן מתכוונן, מופעל חשמלית, המאפשר לשנות את הגובה הסופי של חיישנים בהתאם לצרכים האישיים).

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Adjustable mast with metal rails and electric engine (24 V)</td>
			<td>maszty.net</td>
			<td>-</td>
			<td>Alternative basic construction. To be designed and made by professionals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EddyPro</td>
			<td>LI-COR, Inc.</td>
			<td>ver. 6.2.0.</td>
			<td>Free commercial software for fluxes calculation. Available on a website: https://www.licor.com/env/products/eddy_covariance/software.html, on request</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enclosed-path infrared gas analyzer</td>
			<td>LI-COR, Inc.</td>
			<td>LI-7200</td>
			<td>One of two instruments of the eddy covariance system (EC) used for CO2 fluxes measurements. Other types of fast analyzers (&#62;10Hz sampling frequency) can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>REddyProc</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Short aluminum tower base with concrete foundation</td>
			<td>maszty.net</td>
			<td>-</td>
			<td>Alternative basic construction (pioneering solution). To be designed and made by professionals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonic anemometer</td>
			<td>Gill Instruments</td>
			<td>Gill Windmaster</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless-steel tripod</td>
			<td>Campbel Scientific, Inc.</td>
			<td>CM110 10 ft</td>
			<td>The basic construction for eddy covariance (EC) system. Can be constructed by yourself- materials to be found in a hardware store</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sunshine sensor</td>
			<td>Delta-T Devices Ltd.</td>
			<td>BF5</td>
			<td>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.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermistors</td>
			<td>Campbel Scientific, Inc.</td>
			<td>T107</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermohygrometer</td>
			<td>Vaisala Oyj</td>
			<td>HMP155</td>
			<td>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.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurements of co2 fluxes at non-ideal eddy covariance sites

פרוטוקול זה הוא דוגמה לניצול הטכניקה של אדי השונות המשותפת (EC) כדי לחקור מרחב ו-באופן זמני הממוצע נטו CO2 פלקסים (הייצור נטו האקולוגית, nep), במערכת האקולוגית הלא אופיינית, על האזור מיוער כרגע מחדש בפולין. לאחר אירוע טורנדו, "פרוזדור" צר יחסית נוצר בתוך דוכני היער ששרדו, אשר מסבך סוג כזה של ניסויים. היישום של טכניקות מדידה אחרות, כגון השיטה הקאמרית, קשה אף יותר בנסיבות אלה, כי במיוחד בהתחלה, בעצים שנפלו ובטרוגניות הגדול של האתר מספקים פלטפורמה מאתגרת לבצע מדידות השטף ואז מפואר כראוי השיגו תוצאות. בהשוואה למדידות EC סטנדרטיות שבוצעו ביערות ללא שינוי, המקרה של אזורי הרוח דורש שיקול מיוחד כשמדובר במיקום האתר ובניתוח נתונים על מנת להבטיח את הייצוג שלהם. לכן, כאן אנו מציגים פרוטוקול של בזמן אמת, רציף2 מדידות השטף באתר שינוי דינמי, לא אידיאלי EC, אשר כולל (1) מיקום האתר והתקנת מכשור, (2) השטף חישוב, (3) סינון נתונים קפדני ו בקרת איכות, ו (4) מילוי הפער ו פלקסים נטו לחלוקה לתוך CO2 נשימה וקליטה. היתרון העיקרי של המתודולוגיה המתוארת הוא כי הוא מספק תיאור מפורט של ההתקנה הניסיונית וביצועי המדידה מאפס, אשר ניתן להחיל על מערכות אקולוגיות אחרות מוגבלות. זה יכול להיות גם לצפות כרשימה של המלצות על איך להתמודד עם הפעולה באתר לא שגרתי, מתן תיאור של שאינם מומחים. מושגת באיכות מלאה, הפער מלא, ערכי חצי שעה של net CO2, כמו גם הקליטה ואת fluxes נשימה, ניתן לצבור בסופו של דבר מדי יום, חודשי, עונתי או שנתי הסכומים.

אחד השלבים הקריטיים בסינון השטף ובקרת איכות באתרי EC שאינם אידיאליים הוא הערכה של הייצוג המרחבי של הפלוסים הנמדד. הדרך הפשוטה ביותר לביצוע ניתוח כזה, בהתחשב בעובדה שהחישובים נעשו באמצעות תוכנה מסחרית ומיושמת באופן נרחב, היא לכלול מדידות מהאזור הרצוי בלבד, על בסיס כיוון ה?...

Watch this Scientific Journal Video about Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites at JoVE.com

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

הפרוטוקול המוצג משתמש בשיטת אדי השונות המשותפת במקומות שאינם טיפוסיים, החלים על כל סוגי המערכות האקולוגיות הקצרות עם השטח המוגבל, באתר מיוער הנוכחי בפולין. פרטים על מדידת כללי הגדרת האתר, חישובי השטף ובקרת איכות וניתוח תוצאות סופי, מתוארים.

מדידות של CO2 פלוסים באתרים לא אידיאליים של אדי השונות המשותפת

This protocol is an example of utilizing the eddy covariance (EC) technique to investigate spatially and temporally averaged net CO2 fluxes (net ecosystem ...

הפרוטוקול הוא תיאור שלב אחר שלב של הגדרת אתר השונות המשותפת eddy וביצועי מדידות מהשריטה, אשר ניתן ליישם בהצלחה במערכות אקולוגיות מוגבלות מרחבית. אנו מאמינים שהפרוטוקול מקל על הבנתו שיש לעמוד בדרישות מחמירות. טכניקת השונות המשותפת יכולה להיות מיושמת באופן משביע רצון גם במקומות לא אידיאליים.ברגע שהוא מוצג בצורה חזותית, הפרוטוקול יכול לשמש כבחירה הראשונה וקלה יחסית עבור שאינם מומחים בכפייה או מוכנים להשתמש בטכניקת השונות המשותפת eddy. כדי להתחיל, על מפת גובה, בחר מיקום אתר מדידה בשטח הומוגני ושטוח יחסית כדי לענות על הדרישות הבסיסיות של שיטת EC. בחר מיקום ללא מכשולים וודא שהאזור שיש לחקור משתרע לכל כיוון לפחות פי 100 מגובה החיישן שיש להציב.באתר, השתמשו באנומטר כדי לחקור את כיווני הרוח השוררים במשך שנה אחת או לנתח נתונים מהתחנה המטאורולוגית הקרובה ביותר. החלט באיזו מערכת EC להשתמש. פתח את מנתח גז אינפרא אדום נתיב עם צריכת חשמל נמוכה יותר או מנתח נתיב סגור עם צינור צריכת קצר אם אין מגבלות על אספקת החשמל או אם בסביבות קשות.באתר, מניחים חצובה עם מוט אנכי כדי לעלות על מערכת EC על גבי. מקם את מנתח הגז האינפרא-אדום ואת האנומטר הקולי תלת-מימדי קרוב זה לזה. מניחים את מד האנומטר הקולי במיקום אנכי לחלוטין.להטות את מנתח הגז מעט כדי לאפשר מי גשמים לברוח בקלות. מרים את המכשירים לגובה כפול מגובה החופה מפני הקרקע ולפחות מטר וחצי עד שני מטרים מעל החלק העליון של החופה. הימנע מהתהוות רכיבים מיותרים הקרובים למערכת EC, דבר שיכול לעוות את זרימת האוויר.לחישוב נוסף וניתוח שטף, למדוד כמה משתני עזר בו זמנית, כולל לפחות טמפרטורת האוויר והאדמה, לחות יחסית של האוויר, צפיפות שטף פוטון פוטוסינתטית, קרינת שמש נכנסת, ומשקעים. כדי לחשב שטף פחמן דו חמצני, השתמש בתוכנה חופשית מסחרית זמינה EddyPro הכוללת יישומי תיקון עבור חישוב שטף EC. תחילה, צור פרוייקט חדש ולאחר מכן בכרטיסיה פרטי פרוייקט ציין את תבנית קובץ הנתונים הגולמי ובחר קובץ מטה-נתונים.עבור אל הכרטיסיה מידע שטף, בחר את ערכת הנתונים ואת ספריות הפלט, ציין את תבנית שם הקובץ הגולמי ובדוק את רשימת הפריטים עבור חישוב שטף. לאחר מכן, עבור אל הכרטיסיה אפשרויות עיבוד ובחר הגדרות עיבוד נתונים גולמיות. בחר את שיטת הסיבוב לתיקון מדידות האנומטר, המאפשרת התחשבות בכל אי-התאמה של האנומטר הקולי ביחס לייעול הרוח המקומי.סמן את הגישה הראשונה של התאמה תכנן עבור מיקומים הטרוגניים שאינם עסקה. בחר את סוג 012 של מדיניות סימון בדגל. בחר את שיטת טביעת הרגל המועדפת עבור אזור ההשפעה על שטפים נמדדים.השאר את כל ההגדרות האחרות ללא שינוי. לחץ על הפעל במצב מתקדם כדי להתחיל חישובי שטף בסוף. צור גיליון אלקטרוני המכיל את התוצאות של תוכנת חישוב השטף ומדידות עזר.השתמש בכלי סינון בגיליון האלקטרוני כדי לסנן את שטפי הפחמן הדו-חמצני שנמדדו בתנאי מזג אוויר שליליים ובתקלות במכשירים. עבור מנתח נתיבים סגור, בדוק את ערך עוצמת האות הממוצע. לאחר מכן, סמן והשליך את כל השטפים הנמדדים ב- ASS נמוך מ- 60%threshold המוצע במדריך המכשיר.השלך את השטף שנמדד במהלך כל אירועי גשם עם P גדול או שווה ל 0.1 מילימטרים. כדי להסביר תנאים לא הולמים עבור יישום שיטת eddy covariance, השלך את נתוני השטף באיכות ירודה עם ערכי פחמן דו חמצני מסומנים בדגל גדולים מאחד בקובץ התוצאות המשותף. השתמש מחוון תקופת הלילה, בשעות היום שווה אפס, נתון בקובץ הפלט כדי לסנן את ערכי שטף פחמן דו חמצני נמדד בלילה.התווה את שטפי הפחמן הדו-חמצני הליליים כנגד ערכי מהירות החיכוך המתאימים ולמצוא את ערך כוכב ה-U שבו השטפים האלה הפסיקו לגדול. סמן את הערך המתקבל כסף מהירות החיכוך שישמש כמדד לתנאי מערבולת לא מספיקים. השלך מתוך ערכת הנתונים את כל שטפי פחמן דו חמצני בעל ערך U-כוכב פחות מהסף, המציין מערבולת מספקת.עכשיו, לתכנן את הרוח עלתה על המפה של אזור נחקר לאילוצי ייצוגיות מרחבית שטף. על פי הערכת העקבות המשולבות של הרוח הצולבת, בחר 70% כהסתברות לאתרים מוגבלים מבחינה מרחבית לשמש לניתוח נוסף. לאחר מכן, כוון מפה ורוח עלו באותו אופן ושימוש בכיוון צפון כאינדיקטור, בדוק אם לכיוון כלשהו באזור העניין יש מכשולים, למשל, סוגים אחרים של מערכות אקולוגיות, וסמן אותם כבלתי מייצגים.בחר את סקטור כיוון הרוח ואת ערכי טביעת הרגל המייצגים ביותר של אתר המדידה, בדוק את הממד וציין את האורך המרבי. סנן ערכי שטף שלא עומדים בשתי הדרישות. כדי לבצע מילוי פערים עבור נתוני פחמן דו-חמצני, בחר את השיטה למילוי וחלוקה של פערי שטף פחמן דו-חמצני וחלוקה לספיגה ונשימה משלוש קבוצות בסיסיות: גישה מבוססת תהליך, שיטות סטטיסטיות ושימוש ברשתות עצביות.הנקודה החלשה ביותר של הפרוטוקול היא מילוי הפער ותיאור חלוקת השטף מאז השיטות המוצעות פותחו בנפרד על ידי מומחים אחרים ויושמו כאן רק כטכניקות המוצעות. דוגמה לגישה מבוססת תהליך היא של רשת המחקר של FLUXNET Canada. כדי למלא את הפערים, לא רק את הפחמן הדו חמצני, אלא גם ערכים אחרים EasyFlux, כגון חום הגיוני סמוי, כמו גם את האלמנטים המטאורולוגיים החשובים, להשתמש בכלי המקוון REddyProc, אשר זמין גם כחבילת תוכנה R.לאחר מכן, למשל, תוכנת R מחשבת סכומים יומיים, חודשיים ושוניים של כל שטפי הפחמן הדו-חמצני המלאים בפערים, כולל ייצור מערכת אקולוגית נטו, ייצור מערכות אקולוגיות ברוטו ונשימה של מערכות אקולוגיות. חלקת ורד הרוח על רקע אזור האתר TLEN 1 מציגה את המצולעים הכחולים-מוצלים עבור כיוון הרוח הנבחר ואת המצולעים המוצלים באדום בתוכם כמגזרים של מעגל עם רדיוס של 200 מטרים, המייצגים היקף מקובל מקסימלי של עקבות שטף. איור זה מציג את התוצאות של הליך סינון בדוגמה של שנה אחת של מדידות שטפי ייצור מערכת אקולוגית נטו מאתר זריקת הרוח TLEN 1.המספר הקטן ביותר של נקודות נתונים נמחק עקב תנאי מזג אוויר שליליים ותקלות במכשיר. בעוד החלק האחרון של פרוטוקול אבטחת האיכות, בהתחשב במגבלות ייצוגיות מרחבית שטף, הניב כיסוי נתונים סופי של רק 1/3 של כל שטפי הייצור של המערכת האקולוגית נטו גלם נמדד על ידי EC. הקשר בין שטפי הייצור של המערכת האקולוגית נטו, הפער המלא בשיטה מבוססת התהליך, וגישה סטטיסטית מראה רגרסיה ליניארית פשוטה, מה שמרמז כי באופן כללי, שתי הטכניקות דומות ולכן ניתן להשתמש בהן למילוי פערים של שטפי ייצור במערכת האקולוגית נטו. על ידי שימוש בשתי השיטות, סכומי שטף הנשימה היומיומיים של המערכת האקולוגית הושגו גם הם מהליך החלוקה למחיצות.יש לזכור כי אחד השלבים המכריעים בסינון נתונים ובבקרת איכות באתרים לא אידיאליים הוא הערכת הייצוג המרחבי של שטפים נמדדים.

Research

JoVE Journal

Environment

Measurements of CO2 Fluxes at Non-Ideal Eddy Covariance Sites

Multimodal Optical Microscopy Methods Reveal Polyp Tissue Morphology and Structure in Caribbean Reef Building Corals

Multimodal שיטות מיקרוסקופית אופטיות לחשוף רקמות מורפולוגיה ומבנה פוליפ בקריביים אלמוגי בניית ריף

An integrated suite of imaging techniques has been applied to determine the three-dimensional (3D) morphology and cellular structure of polyp tissues ...

Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

מדידת שטפים של חומרים מזינים ומינרליים רעלים בצמחים עם חומרים רדיואקטיביים

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

Physical, Chemical and Biological Characterization of Six Biochars Produced for the Remediation of Contaminated Sites

פיזי, כימי וביולוגי אפיון Biochars שש הופק עבור התיקון של אתרים מזוהמים

The physical and chemical properties of biochar vary based on feedstock sources and production conditions, making it possible to engineer biochars with ...

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

CO<sub&gt; 2</sub&gt; מתקן מפל ריכוזים לבדיקה CO<sub&gt; 2</sub&gt; העשרה וקרקע השפעות על תפקוד המערכת האקולוגית גראסלאנד

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

פחמן מבוסס מדידת מינרליזציה מזהם שימוש המשולב CO<sub&gt; 2</sub&gt; ניתוח שטף ו פחמן רדיואקטיבי

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

מכויל דגימה פסיבית - מדידות שדה רבה-עלילה של NH<sub&gt; 3</sub&gt; פליטות עם שילוב של שיטת Tube הדינמית דוגמים פסיביים

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

Measurement of the Rheology of Crude Oil in Equilibrium with CO2 at Reservoir Conditions

מדידה של ראולוגיה של נפט גולמי שיווי משקל עם CO<sub&gt; 2</sub&gt; בתנאים מאגר

A rheometer system to measure the rheology of crude oil in equilibrium with carbon dioxide (CO2) at high temperatures and pressures is described. The ...

Adherence of Bacteria to Plant Surfaces Measured in the Laboratory

דבקותה של חיידקים לשתול משטחים הנמדדים במעבדה

This manuscript describes a method to measure bacterial binding to axenic plant surfaces in the light microscope and through the use of viable cell ...

Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace

הערכה של מתאן והנתיבים תחמוצת החנקן משדה אורז באמצעות חשמל סטטי סגור צ'יימברס שמירה על הצמחים בתוך קראוון

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based ...

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize (Zea mays L.)

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize Zea mays L.

תפוקה גבוהה, פרוטוקול Microscale על ניתוח של עיבוד פרמטרים ועל איכויות תזונתיות ב תירס (זיה מייז ל')

Maize is an important grain crop in the United States and worldwide. However, maize grain must be processed prior to human consumption. Furthermore, whole ...