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

Denna forskning stöddes av finansiering från generaldirektoratet för statliga skogar, Warszawa, Polen (projekt LAS, no eller-2717/27/11). Vi vill uttrycka vår tacksamhet till hela forskargruppen från Meteorologiska institutionen, Poznan University of Life Sciences, Polen, som deltar i detta protokoll genomförande och deras hjälp under skapandet av dess visuella version.

1. plats och instrumenteringsinställning
<ol><li>Välj en Mät plats i relativt homogen och plan terräng för att uppfylla de grundläggande kraven i EG-metoden. Undvik platser med komplicerade landformer (fördjupningar, sluttningar) eller belägna nära aerodynamiska hinder (t. ex. överlevande träd står), som kan snedvrida luftflödet.<ol>
<li>Kontrollera artsammansättning och växttäcke. Välj en plats med de mest likartade egenskaper: ålder och höjd av den huvudsakliga vegetations typen.</li>
		<li>Om möj...

<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>

Detta protokoll presenterar Eddy kovarians (EG) metod som skall användas vid icke-ideala platser (här en återplanterade rotvälta plats): plats och mäta infrastruktur setup, net Co2 flöden beräkning och efter behandling, liksom vissa frågor om Gap fyllning och flöden partitionering förfaranden.
Även om EG-tekniken ofta används på många mätplatser runt om i världen är de flesta av dem icke-störda ekosystem, där utformningen och följande databehandling kan göras en...

Nuförtiden, den mest använda tekniken i atmosfären-land ekosystemet koldioxid (CO2) utbytesstudier är Eddy KOVARIANS (EC) teknik1. EG-metoden har använts i årtionden, och omfattande beskrivningar av frågor som rör alla metodologiska, tekniska och praktiska aspekter har redan publicerats2,3,4. Jämfört med andra tekniker som används för liknande ändamål tillåter EG-metoden att man erhåller de rumsligt och timligt genomsnittliga netto CO2 -flödena från automatiska punkt mätningar som beaktar bidraget från alla element i komplicerade ekosystem, i stället för mödosamma, manuella mätningar (t. ex. kammar tekniker) eller kravet på att ta många prover1.
Bland land ekosystem, skogar spelar den mest betydelsefulla roll i C cykling och många vetenskapliga aktiviteter har fokuserat på att undersöka deras CO2 cykel, kollagring i vedartad biomassa och deras ömsesidiga relationer med förändrade klimatförhållanden genom direkt mätning eller modellering5. Många EG-webbplatser, inklusive en av de längsta Flux-posterna6, sattes upp över olika typer av skogar7. Vanligtvis var platsen noga valt innan mätningarna började, med målet att det mest homogena och största området möjligt. Även om, i störda skogsområden, såsom windkast, antalet EG mätstationer är fortfarande otillräckliga8,9,10. En anledning är logistiska svårigheter att mäta platsinställning och, mest av allt, ett litet antal plötsligt visas platser. För att få de mest informativa resultaten på rotvälta områden, är det viktigt att starta så snart som möjligt efter en sådan händelse, vilket kan orsaka ytterligare problem. I motsats till orörda skogsområden, är EG-mätningar vid vindkast platser mer utmanande och kan avvika från redan etablerade förfaranden3. Eftersom vissa extrema vind fenomen skapar rumsligt begränsade områden finns det ett behov av en genomtänkt Mät Stations plats och noggrann databehandling för att härleda så mycket pålitliga Flux-värden som möjligt. Liknande svårigheter i EG-metodens tillämpning har inträffat (t. ex. studier utförda över en lång men smal sjö) där uppmätta CO2 -flöden krävde rigorösa data filtrering11,12 för att säkerställa deras rumslig representativitet.
Därför är det presenterade protokollet ett exempel på användningen av EG-metoden på icke-typiska platser, som inte bara är konstruerade för vindrutor, utan för alla andra typer av kort vegetation med det begränsade området (t. ex. odlingsmarker som ligger mellan högre vegetationstyper). Den största fördelen med den föreslagna metoden är en allmän beskrivning av komplicerade förfaranden, som kräver avancerade kunskaper, från platsen plats val och instrumentering upp till slutresultatet: en komplett datauppsättning av hög kvalitet CO2 Flöden. Den tekniska nyheten i Mät protokollet är användningen av en unik bas konstruktion för EG-systemet placering (t. ex. stativ med en definierad höjd som är en "mini-torn" med en justerbar, elektriskt manövrerade mast, vilket gör det möjligt att ändra den slutliga höjden av sensorer efter individuella behov).

<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

Detta protokoll är ett exempel på användning av virveln kovarians (EG) teknik för att undersöka rumsligt och temporally genomsnitt netto Co2 flöden (netto ekosystem produktion, NEP), i icke-typiska ekosystem, på en för närvarande återskogad rotvälta område i Polen. Efter en tornado-händelse skapades en relativt smal "korridor" inom bevarade skogsbestånd, vilket försvårar en sådan typ av experiment. Tillämpningen av andra mätmetoder, såsom kammar metoden, är ännu svårare under dessa omständigheter, eftersom särskilt i början, fallna träd och i allmänhet stora heterogenitet av området ger en utmanande plattform för att utföra flödesmätningar och sedan för att korrekt Uppskala erhållna resultat. I jämförelse med de standardiserade EG-mätningar som utförs i orörda skogar kräver fallet med vindkast områden särskild hänsyn när det gäller plats och dataanalys för att säkerställa deras representativitet. Därför presenterar vi här ett protokoll med realtids kontinuerliga CO2 Flux-mätningar på en dynamiskt föränderlig, icke-idealisk EC-sajt, som inkluderar (1) plats och instrumenteringsinställning, (2) Flux-beräkning, (3) rigorös data filtrering och kvalitetskontroll, och (4) gap fyllning och nettoflöden partitionering i CO2 respiration och absorption. Den största fördelen med den beskrivna metoden är att den ger en detaljerad beskrivning av experimentellt installations-och mätresultat från grunden, som kan appliceras på andra rumsligt begränsade ekosystem. Det kan också ses som en lista över rekommendationer om hur man handskas med okonventionella webbplats drift, vilket ger en beskrivning för icke-specialister. Erhållna kvalitetssäkrade, Gap fyllda, halvtimmes värden av net CO2, samt absorption och respiration flöden, kan slutligen aggregeras till dagliga, månatliga, säsongsbetonade eller årliga summor.

En av de avgörande stegen i Flux-filtrering och kvalitetskontroll vid icke-ideala EG-platser är bedömningen av de uppmätta flussmedelens rumsliga representativitet. Det enklaste sättet att utföra en sådan analys, med tanke på att beräkningarna gjordes med hjälp av kommersiell, allmänt tillämpad programvara, är att inkludera mätningar från önskat område endast, på grundval av vindriktning och footprint uppskattningar (se avsnitt 3,7). Sålunda, vinden Rosen tomt, med en v...

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

Det presenterade protokollet använder virvelkovariansmetoden på icke-typiska platser, som gäller för alla typer av kort-Canopy ekosystem med begränsat område, på en för närvarande återplanterade rotvälta plats i Polen. Närmare uppgifter om Mät platsens Inställningsregler, Flux-beräkningar och kvalitetskontroll samt slutresultat analys beskrivs.

Mätningar av CO2 -flöden vid icke-idealiska Eddy Kovariansplatser

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

Protokollet är en steg-för-steg-beskrivning av eddy-kovariansplatsens inställning och mätningars prestanda från grunden, som framgångsrikt kan tillämpas i rumsligt begränsade ekosystem. Vi anser att protokollet gör det lättare att inse att dock strikta krav måste uppfyllas. Kovariansen tekniken kan appliceras tillfredsställande också i inte non-ideallägen.När det presenteras i en visuell form, kan protokollet användas som ett första och relativt enkelt val för icke-specialister tvingas eller villiga att använda eddy kovarians tekniken. Till att börja, på en höjdkarta, välj en mätplatsplats i relativt homogen och platt terräng för att uppfylla grundkraven i EG-metoden. Välj en plats utan hinder och se till att det område som ska undersökas sträcker sig i varje riktning minst 100 gånger höjden på sensorn som ska placeras.På platsen använder du en anemometer för att undersöka rådande vindriktningar under ett år eller analysera data från närmaste meteorologiska station. Bestäm vilket EG-system som ska användas. Öppna banan infraröd gas analysator med lägre strömförbrukning eller en sluten väg analysator med ett kort intagsrör om det inte finns några begränsningar för strömförsörjning eller om i tuffa miljöer.På platsen, placera ett stativ med en vertikal stolpe för att montera EG-systemet ovanpå. Placera den infraröda gasanalysatorn och 3D-ljud-anemometern nära varandra. Placera sonic-anemometern i ett perfekt vertikalt läge.Luta gasanalysatorn något för att regnvattnet lätt ska rinna av. Höj instrumenten till en höjd som är dubbelt så hög som kapellhöjden från jordytan och minst en och en halv till två meter över toppen av trädkronorna. Undvik att montera eventuella onödiga element nära EG-systemet, vilket kan snedvrida luftflödet.För ytterligare beräkning och fluxanalys, mät vissa hjälpvariabler samtidigt, inklusive minst luft- och jordtemperatur, luftens relativa fuktighet, fotosyntetisk fotonflusstäthet, inkommande solstrålning och nederbörd. För att beräkna koldioxid flux, använda kommersiellt tillgängliga fri programvara EddyPro som inkluderar korrigering applikationer för EG flux beräkning. Först skapar du ett nytt projekt och sedan i fliken projektinfo filformatet rådata och välja en metadatafil.Gå till fliken flux info, välj datauppsättning och utdatakataloger, ange formatet för råfilnamn och kontrollera listan med objekt för fluxuträkning. Gå sedan till fliken bearbetningsalternativ och välj inställningar för bearbetning av rådata. Välj rotationsmetod för korrigering av anemometerns mätningar, vilket gör det möjligt att redogöra för eventuella feljustering av sonic-anemometern med avseende på den lokala vinden effektivisera.Kryssa för den första planar fit-metoden för icke-deal heterogena platser. Välj 012-typen av flaggningsprincip. Välj metoden för föredraget fotavtryck för området för påverkan på uppmätta fluss.Låt alla andra inställningar vara oförändrade. Klicka på kör i avancerat läge för att starta flux beräkningar i slutet. Skapa ett kalkylblad som innehåller resultaten från fluxberäkningsprogramvaran och hjälpmätningarna.Använd filtreringsverktyg i kalkylbladet för att filtrera bort koldioxidflödet som mäts under ogynnsamma väderförhållanden och felfunktioner i instrument. För en omsluten bananalysator, kontrollera det genomsnittliga signalstyrkans värde. Markera och kassera sedan alla flussor som uppmätts med ASS lägre än den tröskel på 60 %som föreslås i instrumentets handbok.Kassera de rökflödet som uppmätts under eventuella regnhändelser med P större än eller lika med 0,1 millimeter. För att ta hänsyn till olämpliga villkor för virvel kovarians metod ansökan, kassera flux data med dålig kvalitet har koldioxid flaggade värden större än en i den gemensamma resultatfilen. Använd indikatorn för nattetid, som är lika med noll dagtid, som anges i utdatafilen för att filtrera bort de koldioxidflussvärden som mäts på natten.Plotta de nattliga koldioxidflödet mot motsvarande friktionshastighetsvärden och hitta det U-stjärnvärde som dessa flussor slutade öka med. Markera det erhållna värdet som friktionshastighetströskeln som ska användas som ett mått på otillräckliga turbulensförhållanden. Från datasetet kasseras alla koldioxidfluss som har ett U-stjärnvärde som är lägre än tröskelvärdet, vilket tyder på otillräcklig turbulens.Nu, rita vinden steg på kartan över undersökta området för flux rumslig representativitet begränsningar. Enligt uppskattningen av de korsvindsintegrerade fotavtrycken väljer du 70 %som sannolikhet för att rumsligt begränsade platser ska användas för vidare analys. Därefter orientera en karta och en vind steg på samma sätt och med hjälp av norr riktning som en indikator, kontrollera om någon riktning på området av intresse har hinder, till exempel, andra typer av ekosystem, och markera dem som inte representativ.Välj de vindriktningssektorer och de fotavtrycksvärden som är mest representativa för mätplatsen, kontrollera dimensionen och ange maximal längd. Filtrera bort fluxvärden som inte uppfyller båda kraven. För att utföra luckfyllning för koldioxiddata, välj metod för kvalitetskolfluoflux gap fyllning och partitionering i absorption och andning från tre grundläggande grupper:processbaserad metod, statistiska metoder, och användning av neurala nätverk.Den svagaste punkten i protokollet är gapet fyllning och flux partitionering beskrivning sedan föreslagna metoder var individuellt utvecklats av andra specialister och endast genomförs här som föreslagna tekniker. Ett exempel på den processbaserade metoden är från FLUXNET Canada Research Network. För att fylla luckorna, inte bara i koldioxiden utan även andra EasyFlux-värden, såsom vettig och latent värme, samt i de viktiga meteorologiska elementen, använd REddyProc online-verktyg, som också finns som ett R-programpaket.Därefter i till exempel R-programvara, beräkna dagliga, månatliga och årliga summor av alla gapfyllda koldioxidfluss, inklusive nettoekosystemproduktion, bruttoekosystemproduktion och ekosystemandning. Vinden ros tomt på bakgrunden av TLEN 1 platsområdet visar blå-skuggade polygoner för den valda vindriktningen och de rödskuggade polygoner inom dem som sektorer av en cirkel med en radie på 200 meter, som representerar maximal acceptabel utsträckning av flux fotspår. Denna siffra visar resultaten av ett filtreringsförfarande på exemplet med ett års nettoekosystemproduktionsmätningar från TLEN 1-vindkastplatsen.Det minsta antalet datapunkter kasserades på grund av ogynnsamma väderförhållanden och felfunktioner i instrument. Medan den sista delen av kvalitetssäkringsprotokollet, med beaktande av begränsningar i den rumsliga representativiteten i Flux, gav en slutlig datatäckning på endast 1/3 av alla råa nettoekosystemproduktionsflödet mätt i EG. Förhållandet mellan nettoekosystemproduktionsflödet, gapfyllt för den processbaserade metoden och en statistisk metod visar en enkel linjär regression, vilket tyder på att båda teknikerna i allmänhet är jämförbara och därmed kan användas för nettovikt av ekosystemproduktionsflöde. Genom att använda de två metoderna erhölls även dagliga summor för ekosystemandningsflöde från partitioneringsförfarandet.Man måste komma ihåg att en av de avgörande stegen i datafiltrering och kvalitetskontroll på icke-ideal platser är bedömningen av uppmätta fluxes'spatial representativitet.

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 optisk mikroskopi Metoder Reveal Polyp vävnadsmorfologi och Struktur i Karibien Reef Building Koraller

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

Att mäta flöden av mineralnäringsämnen och gifter i Växter med radioaktiva markörer

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

Fysikaliska, kemiska och biologiska karakterisering av Six Biochars Producerad för sanering av förorenade områden

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

En CO<sub&gt; 2</sub&gt; Koncentrationsgradient Facility for Testing CO<sub&gt; 2</sub&gt; Anrikning och Jord Effekter på Grass Ecosystem Funktion

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

Mätning kolbaserade miljögifts Mineralisering använder kombinerade CO<sub&gt; 2</sub&gt; Flux och Radiocarbon Analyser

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

Kalibrerad Passiv provtagning - Multi-tomt fältmätningar av NH<sub&gt; 3</sub&gt; Utsläpp med en kombination av dynamisk rörmetoden och passiva provtagare

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

Mätning av rheologi av råolja i jämvikt med CO<sub&gt; 2</sub&gt; Vid reservoarförhållandena

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

Följsamhet av bakterier att plantera ytor uppmätta i laboratorium

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

Bedömning av metan och lustgas flöden från risfält genom statisk stängd Chambers underhålla växter inom 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.

Hög genomströmning, hur provtagningsutrustningen skall protokollet för analys av bearbetning parametrar och näringsvärde i majs (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 ...