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            LI-COR EC應用案例 |【GBC】渦度協方差通量觀測技

            發布時間:2021/6/3 10:39:58      

            原文以 Global Trends in Air-Water CO2 Exchange Over Seagrass Meadows Revealed by Atmospheric Eddy Covariance 為標題發表在Global Biogeochemical Cycles(IF=4.608)上。
            作者 | Bryce Van Dam, Pierre Polsenaere, Aylin Barreras-Apodaca等 
            翻譯 | 子毅

            海草床是海岸帶藍碳(Blue Carbon)的組成部分,它有望在緩解人類活動碳排放方面起到重要作用。目前,在全球范圍內,一些海岸帶生態系統得到了科學管理,從而增加了藍碳儲量。

            然而,人們對于藍碳儲量通量的規模,以及它和大氣-水體CO2通量FCO2 的相互作用,還了解不多。

            為此,研究者們在全球范圍內,選擇有代表性的藍碳通量觀測站點,使用渦度協方差方法,綜合分析了海草床的CO2通量FCO2。

            4個站點收集的是季節性數據(其中2個站點表現為CO2的源),平均FCO2 大約是全球平均藍碳儲存速率的44%-115%。

            其余的站點,CO2凈吸收速率大約是藍碳平均儲存速率的101%-888%。

            小波相干分析顯示,FCO2 主要和溫度、風、潮汐密切相關。需要特別指出的是,在全球尺度上,潮汐力是FCO2 的重要驅動力,它將橫向碳交換、底部驅動湍流以及孔隙水抽吸三個過程結合在了一起。

            對開闊海域來說,大洋表面阻力系數總是高于預測值,這支持了觀測到的淺海水域氣體傳輸過程普遍增強的現象。

            研究者指出,需要使用綜合性更強的方法來評估藍碳:不僅要考慮有機碳儲量,還需要考慮大氣-水體CO2交換量FCO2,以及與之相關的復雜生物地球化學過程及物理驅動因子。

            LI-COR渦度協方差通量觀測系統在本研究中的作用

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            南佛羅里達海草床LI-COR渦度協方差通量觀測系統 圖源/Van Dam B, Fourqurean J, Smyth A. Alkalinity and CO2 fluxes in a tropical seagrass meadow[C]//EGU General Assembly Conference Abstracts. 2020: 2861.

            渦度協方差通量觀測系統由CO2分析儀和三維超聲風速儀組成。其中的CO2分析儀均采用LI-COR公司研發的設備。根據站點的實際情況使用不同類型的分析儀:有開路式的LI-7500系列CO2/H2O分析儀,還有閉路式的LI-7200系列CO2/H2O分析儀。具體信息請參見下表。

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            數據質量控制

            所有數據均使用EddyPro軟件(LI-COR Inc., Lincoln, USA)處理。第一,QC分級大于1的數據全部剔除,這部分占全部數據集的11.6%。QC標準詳細信息可參閱Mauder和Foken 2004年文獻中的內容。簡單來說,這種QC將穩態和湍流發展測試結果整合為一個QC Flag,如果大約1,就被認為是數據質量低。第二,確認數據是否受到了陸地生態系統的影響,將受到影響的數據剔除。第三,將u*/Umean超過0.139(即u*/Umean平均值0.0924的1.5倍)的FCO2 剔除。第四,超過平均值3倍標準差的FCO2 被剔除,這部分占剩余數據的1.3%。最終,有25.5%的數據被剔除。

            能量平衡分析

            能量平衡分析在陸地生態系統的碳水交換研究中非常重要。因為能量流(Energy Flow)與局地水分收支,以及與之相關的生態過程緊密關聯。在一個理想系統中,輸入的能量—太陽凈輻射Rn可分為兩部分,潛熱通量LE和感熱通量H,Rn:LE+H應該為1:1。任何偏離都意味著某種能量通量的缺失。例如某個變量,如溫度的平流輸送,導致LE+H或大于或小于Rn。另外,能量有可能儲存在水中。在本研究中,研究者們量化了水的熱儲存項:基于水深、水比熱、密度及水溫變化(Van Dam等,2020)。H+LE+J 和Rn 的關系偏離1:1,可作為水分發生橫向交換的指標。

            原文中的主要數據圖

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