测量二氧化碳的垂直通量高于表面
大气研究覆盖大面积的异构的优势景观,但它仍然是必要了解更详细的空间规模的通量到达机械的理解过程。在过去的15年里,10至200米高的塔已经涌现了一系列森林和其他植被类型,主机仪器直接测量垂直表面和大气之间的二氧化碳交换(图4)。最常用的工具是基于涡度相关技术。这项技术是基于二氧化碳运输通过湍流漩涡,如果垂直风速和二氧化碳的浓度可以测量一个点有足够的频率充分捕捉这些漩涡,这两个测量的协方差对应于垂直通量的二氧化碳。例如,在白天在森林,空气的进行森林的树冠将减少二氧化碳相比,空气下沉到森林的树冠。损耗越大,净碳通量越大。垂直风速通常是用声波风速计测量,测量渡越时间的差异之间的向上和向下指向脉冲
图4 (a)测量的碳流的一片森林。完全测试塔,测量湍流流动的二氧化碳(照片:d . Baldocchi) (b)观看森林的气息:四年的测量从Aberfeldy附近的锡特卡云杉森林种植园,苏格兰。横轴是时间,纵轴是一年的时间。黑暗的颜色显示时间的碳吸收量和浅颜色的碳释放。最大的碳释放和吸收在初夏。碳吸收天长度变化的影响是显而易见的。总的来说,这个种植园正在碳的速度7毫克C ha - 1 1年(r·克莱门特提供的数据)。
图4 (a)测量的碳流的一片森林。完全测试塔,测量湍流流动的二氧化碳(照片:d . Baldocchi) (b)观看森林的气息:四年的测量从Aberfeldy附近的锡特卡云杉森林种植园,苏格兰。横轴是时间,纵轴是一年的时间。黑暗的颜色显示时间的碳吸收量和浅颜色的碳释放。最大的碳释放和吸收在初夏。碳吸收天长度变化的影响是显而易见的。总的来说,这个种植园正在碳的速度7毫克C ha - 1 1年(r·克莱门特提供的数据)。
超声在一个固定的距离。两个垂直风速和二氧化碳浓度的测量通常是在频率为每秒1次或更高版本,然后平均半小时或一小时的时间。派生的通量通常代表一个地区平均100至5公里逆风的塔,根据塔高度和当地的气象条件
昼夜和季节变化的碳吸收了西加云杉森林在苏格兰见图4 (b)。在夜间,呼吸和微生物分解是唯一的碳循环过程活跃,有一个稳定的二氧化碳净流出的森林(浅颜色)。在白天,在呼吸光合作用占主导地位,有一个净吸收碳的森林(黑颜色)。森林的净碳平衡的区别是任何特定的一天这夜间和白天吸收损失。这种净平衡随气象条件下,植被发展的阶段,和季节。这种观察是强大的工具为理解的具体机制在日常控制碳的吸收和释放,季节和年际时间尺度,尤其是当结合详细的过程研究在森林的树冠或土壤。可以见证的日常“呼吸”森林,和了解呼吸随天气和季节。现在有超过100通量塔建立在世界各地,持续监控地球的陆地生态系统的气息。大多数都是集群为区域网络(如CARBO-EUROFLUX在欧洲,AMERIFLUX在北美,巴西LBA),伞下的集群全球通量塔网络,FLUXNET (http://www-eosdis.ornl.gov/fluxnet;[Baldocchi et al . (2001)]。
塔的净碳通量估算测量似乎太大是一致的与其他测量生物量和土壤的碳吸收量与模型的预期,或与全球碳汇的大小的预期。
可能造成如此大的碳吸收量高估?许多原因已经提出,包括选址对偏见的研究越来越多的森林恢复自然干扰,测量的碳损失的形式溶解有机碳在河水中,或挥发性碳氢化合物排放量的叶子,但这些似乎并不足够。最青睐的解释,从作者的角度,至少与晚上空气流动的性质。在平静的夜晚连续的条件,空间均匀紊流传输,涡度相关测量的基本要求不再适用。相反,空气更复杂的方式移动,沿着压力和地形梯度排水缓慢,偶尔产生湍流在景观的触发点,或被打击和铲起来,偶尔动荡达到从更高的气氛。在这样的空间异构条件,是极其不可能测量在一个塔可能捕获垂直碳流的空间异质性,实际上可能低估了流出,与塔更可能位于一个从气象学角度看良性的表面区域,而不是一个区域的活跃通量传输。低估了夜间的流出导致总24小时碳吸收的高估,因此净碳汇的高估。
虽然通量测量可以提供详细的机械的理解过程控制碳吸收和释放,夜间地面气象的复杂性意味着他们经常无法准确确定净碳平衡。此外,通量塔相对高成本的技术,因此在样本数量太少空间变化在一个生态系统。得到这个信息,我们需要直接测量和监测植被生物量和土壤的碳的股票。
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