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

Это исследование было поддержано финансированием со стороны Главного управления государственных лесов Варшавы, Польша (проект LAS, No OR-2717/27/11). Мы хотели бы выразить нашу благодарность всей исследовательской группе из кафедры метеорологии Познанского университета наук о жизни, Польша, участвующих в реализации этого протокола и их помощь в создании его визуальной версии.

1. Установка местоположения и приборов
<ol><li>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 аэродинам...

<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>

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,...

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 недостаточно8,9,10. 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 процедур3. 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 данных11,12 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).

<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

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 CO2,а также абсорбционные и всасочные потоки, могут быть, наконец, агрегированы в ежедневные, ежемесячные, сезонные или годовые итоги.

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 ...

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

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.

Измерения CO2 Fluxes на неидеальных сайтах Эдди Ковариантки

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

Протокол представляет 1/4 описания установки и измерения производительности сайта eddy covariance с нуля, которые могут быть успешно применены в пространственно ограниченных экосистемах. Мы считаем, что протокол облегчает реализацию того, что, однако, необходимо выполнить строгие требования. Техника коварианса может быть удовлетворительно применена и в не идеальном месте.После того, как он представлен в визуальной форме, протокол может быть использован в качестве первого и относительно простой выбор для неспециалистиков вынуждены или готовы использовать технику eddy covariance. Для начала на карте высоты выберите место измерения в относительно однородной и плоской местности в соответствии с основными требованиями метода ЕС. Выберите место без препятствий и убедитесь, что исследуемая область простирается в каждом направлении по меньшей мере в 100 раз выше высоты датчика.На объекте используйте анемометр для исследования преобладающих направлений ветра в течение одного года или анализа данных ближайшей метеорологической станции. Решите, какую систему ЕС использовать. Откройте путь инфракрасный анализатор газа с более низким энергопотреблением или закрытый анализатор пути с короткой трубкой потребления, если нет ограничений на энергоснабжение или если в суровых условиях.На участке поместите штатив с вертикальным шестом, чтобы смонтировать систему ЕС сверху. Распоить инфракрасный анализатор газа и 3D звуковой анемометр близко друг к другу. Поместите звуковой анемометр в идеально вертикальное положение.Слегка наклоните газоаанализатор, чтобы дождевая вода легко убежала. Поднимите приборы на высоту в два раза выше высоты навеса с поверхности почвы и не менее полутора-двух метров над верхней частью навеса. Избегайте монтажа ненужных элементов вблизи системы ЕС, которые могут исказить поток воздуха.Для дальнейших вычислений и анализа потока, измерения некоторых вспомогательных переменных в то же время, в том числе по крайней мере температуры воздуха и почвы, относительная влажность воздуха, фотосинтетические плотности фотона потока, входящих солнечного излучения, и осадков. Для вычисления потока двуокиси углерода используйте коммерчески доступное свободное программное обеспечение EddyPro, которое включает в себя приложения коррекции для вычислений потока ЕС. Сначала создайте новый проект, а затем во вкладке информация проекта укажите формат файла необработанных данных и выберите файл метаданных.Перейдите на вкладку информации потока, выберите набор данных и каталоги вывода, укажите необработанный формат имени файла и проверьте список элементов для вычисления потока. Затем перейдите на вкладку параметров обработки и выберите необработанные настройки обработки данных. Выберите метод вращения для коррекции измерений анемометра, который позволяет знать любое несчетирование звукового анемометра по отношению к локальному ветру.Отметьте первый планарный подход для не-сделки неоднородных местах. Выберите тип политики пометки 012. Выберите предпочтительный метод следа для области влияния на измеренные потоки.Оставьте все остальные настройки без изменений. Нажмите запустить в расширенном режиме, чтобы начать поток вычислений в конце. Создайте электронную таблицу, которая содержит результаты программного обеспечения для расчета потока и вспомогательных измерений.Используйте инструменты фильтрации в электронной таблице для фильтрации потоков углекислого газа, измеренных во время неблагоприятных погодных условий и неисправностей приборов. Для прилагаемого анализатора пути проверьте среднее значение силы сигнала. Затем отметьте и отбросьте все потоки, измеренные с помощью ASS ниже 60%-ного порога, предложенного в руководстве инструмента.Отбросьте потоки, измеренные во время любых дождевых событий с P больше или равна 0,1 миллиметра. Чтобы объяснить ненадлежащие условия для применения метода eddy covariance, отбросьте данные потока с низким качеством, имеющие значения двуокиси углерода, более чем один в общем файле результатов. Используйте индикатор ночного периода, дневной равен нулю, данный в файле вывода, чтобы отфильтровать значения потока двуокиси углерода, измеренные ночью.Участок ночного углекислого газа потоки против соответствующих значений скорости трения и найти U-звезды значение, при котором эти потоки перестали увеличиваться. Отметьте полученное значение в качестве порога скорости трения, который будет использоваться в качестве меры недостаточных условий турбулентности. Выбросьте из набора данных все потоки двуокиси углерода, имеющие значение U-звезды меньше порога, что указывает на недостаточную турбулентность.Теперь, участок ветер поднялся на карте исследуемой области для потока пространственной репрезентативности ограничений. По оценке трансграничных интегрированных следов, выберите 70% в качестве вероятности для пространственно ограниченных участков, которые будут использоваться для дальнейшего анализа. Далее ориентируйте карту, и ветер поднялся таким же образом и используя северное направление в качестве индикатора, проверьте, есть ли какие-либо направления в зоне интересов, например, другие виды экосистем, и отметйте их как не репрезентативные.Выберите сектора направления ветра и значения следа, которые являются наиболее репрезентативными для измерительного участка, проверьте размер и укажите максимальную длину. Отфильтруйте значения потока, которые не отвечают обоим требованиям. Для выполнения заполнения пробелов для данных о двуокиси углерода, выберите метод для качества проверенных разрывов потока двуокиси углерода заполнения и разделения на поглощение и дыхание из трех основных групп: процесс на основе подхода, статистические методы, и использование нейронных сетей.Самым слабым пунктом протокола является описание заполнения пробелов и переливов, поскольку предлагаемые методы были индивидуально разработаны другими специалистами и реализованы здесь только в качестве предлагаемых методов. Примером подхода, основанного на процессах, является Канадская исследовательская сеть FLUXNET. Для заполнения пробелов, не только в двуокиси углерода, но и других значений EasyFlux, таких как разумное и скрытое тепло, а также в важных метеорологических элементов, используйте REddyProc онлайн инструмент, который также доступен в качестве пакета программного обеспечения R.Далее, например, в программном обеспечении R, вычисляйте ежедневные, ежемесячные и годовые итоги всех заполненных пробелами потоков двуокиси углерода, включая чистое производство экосистем, валовое производство экосистем и дыхание экосистем. Участок розы ветра на фоне участка TLEN 1 показывает синие затененные полигоны для выбранного направления ветра и красно-затененные полигоны внутри них как сектора круга с радиусом 200 метров, представляющие максимально приемлемую степень потока следов. На этом рисунке показаны результаты процедуры фильтрации на примере одного года чистых измерений производства экосистем с участка ветра TLEN 1.Самое небольшое количество точек данных было отброшено из-за неблагоприятных погодных условий и неисправностей приборов. В то время как последняя часть протокола обеспечения качества, учитывая ограничения пространственной репрезентативности потока, дала окончательный охват данных лишь 1/3 всех потоков производства необработанных чистых экосистем, измеренных ЕС. Взаимосвязь между чистыми потоками производства экосистем, пробелом, заполненным для метода на основе процесса, и статистическим подходом показывает простую линейную регрессию, что свидетельствует о том, что в целом оба метода сопоставимы и, таким образом, могут быть использованы для заполнения чистых потоков производства экосистем. Используя эти два метода, ежедневные итоги потока дыхания экосистемы были также получены в результате процедуры секционирования.Следует помнить, что одним из важнейших шагов в области фильтрации данных и контроля качества на не идеальном объекте является оценка пространственной репрезентативности измеренных потоков.

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

Мультимодальные оптической микроскопии Методы Reveal полип Tissue морфологии и структуры в карибских рифовых рифостроители

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

Измерение потоков минеральных питательных веществ и токсикантов в растениях с помощью радиоактивной метки

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

Физические, химические и биологических характеристик Шести Biochars Производимые для очистки загрязненных участков

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

СО<sub&gt; 2</sub&gt; Градиент концентрации средства для проверки СО<sub&gt; 2</sub&gt; Эффекты обогащения и почвы наложенным Пастбища экосистем

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

Измерение углерода на основе Загрязняющие Минерализация Использование Совмещенный CO<sub&gt; 2</sub&gt; Flux и Радиоуглеродный анализ

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

Калиброванные Пассивный Отбор проб - мультиграфическая Полевые измерения NH<sub&gt; 3</sub&gt; Выбросы с комбинацией динамического метода трубы и пассивные пробоотборники

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

Измерение реологии сырой нефти в равновесии с CO<sub&gt; 2</sub&gt; В условиях водохранилища

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

Присоединение бактерий к заводе поверхности измеряется в лаборатории

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

Оценка метана и закиси азота потоков от рисовые поля с помощью статического закрытое камер, поддержание растений в пределах Headspace

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.

Высок объём, микромасштабной протокол для анализа обработки параметров и питательными качествами в кукурузы (Zea mays L.)

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