Zastosowanie metody korelacyjnej do pomiarów strumieni CO_2 i H_2O z powierzchni trawiastej

• Autorzy: Pawlak W. , Fortuniak K. , Offerle B.D. , Grimmond C.S.B.

Warianty tytułu

EN

Application of the correlation method to measurements of CO_2 and H_2O fluxes from the grass surface

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W opracowaniu przedstawiono wyniki pomiarów strumieni CO2 i H2O z powierzchni trawiastych w warunkach późnej wiosny (27-29 maja). Do pomiarów zastosowano automatyczny system pomiarowy składający się z anemometru sonicznego i analizatora gazowego CO2 i H2O. Do szacowania wartości strumieni wykorzystano bardzo dokładną metodę korelacyjną, która zakłada wyliczanie wartości strumieni bezpośrednio z definicji, bez konieczności stosowania współczynników empirycznych. W ten sposób możliwe jest badanie wymiany badanych gazów między podłożem a atmosferą. Pomiary wykazały istnienie wyraźnej dobowej zmienności strumieni dwutlenku węgla i pary wodnej. Strumień CO2 w ciągu dnia był ujemny (skierowany do powierzchni czynnej - pochłanianie dwutlenku węgla przez rośliny w procesach fotosyntezy) i osiągał maksymalne wartości rzędu -30 umol-m^—2s^—1 w godzinach południowych, natomiast w nocy zmieniał znak na dodatni (transport CO2 do atmosfery - uwalnianie dwutlenku węgla w procesach oddychania roślin) i sięgał wartości ok. 10 do 15 umol-m^—.2s^—.1. W badanym okresie w ciągu dnia strumień pary wodnej był dodatni (transport pary wodnej do atmosfery w wyniku parowania) i maksymalne wartości rzędu 0,1 g-m^—.2godz^—.1 (0,4 mm-m^-2godz^-1) osiągał w godzinach południowych. W godzinach nocnych strumień przyjmował wartości dużo niższe, bliskie zera

EN

This paper contains results of CO2 and H2O fluxes measurements from grass surface in the end of spring (27-29 of May). Automatic measurement system, consists in sonic anemometer and infra--red H2O and CO2 gas analyzer, was used. The values were estimates with use of the eddy correlation method, which assumes fluxes calculating direct from the definition, without necessity of application of empirical coefficients. In this way there is a possibility to measure H2O and CO2 exchange between surface and atmosphere. Measurements shows distinct diurnal variability of carbon dioxide and water vapor fluxes values. CO2 flux was negative during the day (directed downward to active surface - because of carbon dioxide absorption in photosynthesis processes) and reached maximum values about -30 umol-m^-2^s^-1 about noon, but during the night was positive (transport of CO2 to the atmosphere - in the consequence of plants respiration) and reached maximum values from 10 to 15 (umol-m^-2s^-1. Water vapor flux was positive during the day (evaporation) and reached maximum values about 0.1 gm^-2h^-1 (0.4 mm . m^-2h^-1) about noon, but as distinct from CO2 flux, during the night H2O flux reached lower values (near 0).

Słowa kluczowe

PL

dwutlenek węgla; para wodna; strumień masy; metoda korelacyjna

EN

carbon dioxide; water vapor; mass flux; correlation method

• Wydawca: Polskie Towarzystwa Geofizyczne ; Komitet Geofizyki PAN
• Czasopismo: Przegląd Geofizyczny
• Rocznik: 2007
• Tom: Z. 2
• Strony: 95--106
• Opis fizyczny: bibliogr. 22 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pawlak W.

autor

Fortuniak K.

autor

Offerle B.D.

autor

Grimmond C.S.B.

• Katedra Meteorologii i Klimatologii Uniwersytetu Łódzkiego

Bibliografia

• Anthoni P.M., Unsworth M., Law B., Irvine J., Baldocchi D.D., Kolie O., 2002, Comparison of open-path and dosed path eddy covariance system. Proceedings on 25th Agricultural and Forest Meteorology, Norfolk, 19-24.05.2002.
• Dugas W.A., 1993, Micrometeorological and chamber measurements of CO2 flux from bare soil. Agricultural and Forest Meteorology, 67, 115-128.
• Dugas W.A., 2002, Carbon dioxide fluxes over a tallgrass prairie in central Texas. Proceedings on 25th Agricultural and Forest Meteorology, Norfolk, 19-24.05.2002.
• Fortuniak K., 2003, Miejska wyspa ciepła. Podstawy energetyczne, studia eksperymentalne, modele numeryczne i statystyczne. Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego.
• Grimmond C.S.B., Offerle B.D., Horn J., Golub D., 2002, Observations of local-scale heat, water, momentum and CO2 fluxes at Cub Hill, Baltimore. Proceedings of 4th Symposium of the Urban Environment, Norfolk, 19-24.05.2002.
• Grimmond C.S.B., King T.S., Cropley F.D., Nowak D.J., Souch C., 2002, Local-scale fluxes of dioxide in urban environments: methodological challenges and results from Chicago. Environmental Pollution, 116, 243-254.
• Ham J.M., Knapp A.K., 1998, Fluxes of C02, water vapor and energy from a praire ecosystem during the seasonal transition from carbon sink to carbon source. Agricultural and Forest Meteorology, 89, 1-14.
• Hensen A., Vermeulen A.T., Wyers G.R, Zhang Y., 1997, Eddy correlation and realted eddy accumulation measurements of CO2 fluxes over grassland. Phys. Chem. Earth, t. 21, nr 5-6, 383-388.
• IbromA., Schiitz C., Tworek I, Morgenstern K., Oltchev A., Falk M., Constantin J., Gravenhorst G., 1996, Eddy-correlation measurements of fluxes of CO2 and H2O above a spruce stand. Phys. Chem. Earth, t. 21, nr 5-6, 409-414.
• Iritz Z.,Lindroth A.,Gardenas A., 1997, Open ventilated chamber system for measurements of CO2 and H2O fluxes from the soil surface. Soil Technology, 10, 169-184.
• Lee X., Black T.A., den Hartog G., Neumann H.H., Nesic Z., Olejni k J., 1996, Carbon dioxide exchange and nocturnal processes over a mixed deciduous forest. Agricultural and Forest Meteorology, 81, 13-29.
• Leśny J., 0lejnik J., Chojnicki B. H., Eu1enstein E, 2001, System pomiarowy do badania strumieni masy i energii metodą kowariancji wirów, Acta Agrophysica, 57, 69-75.
• Kaimal J.C., Finnigan J.J., 1994, Atmospheric Boundary Flows. Their Structure and Measurement. Oxford Univ. Press, ss. 289.
• Moncrieff J. B., Masshede J.M.,de Bruin H.,Elbers J.,Friborg X, Heusinkveld B.,Kabat P.,Scott S.,Soegaard H., Verhoef A., 1997, A system to measure surface fluxes of momentum, sensible heat, water vapour and carbon dioxide. Journal of Hydrology, 188-189, 589-611.
• Offerle B., 2003,The energy balance of an urban area: examining temporal and spatial variability through measurements, remote sensing and modelling, Indiana University, PhD. Dissertation, ss. 218
• Paszyński J., Miara K., Skoczek J., 1999, Wymiana energii między atmosferą a podłożem jako podstawa kartowania topoklimatycznego. Dokumentacja Geograficzna IGiPZ PAN, Warszawa.
• Schmid H.P., Grimmond C.S.B., Cropley F.D., Offerle B., Su H-B., 2000, Measurements of CO2 and energy fluxes over a mixed hardwood forest in the mid-western United States. Agricultural and Forest Meteorology, 103, 357-374.
• Schmid H.P., 1994, Source areas for scalars and scalar fluxes. Boundary Layer Meteorology, 67, 293--318.
• Schmid H.P., 1997, Experimental design for flux measurements: matching scales of observations and fluxes. Agricultural and Forest Meteorolgy, 87, 179-200.
• Stull R.B., 1988, An Introduction to Boundary Layer Meteorology, Kluwer Acad. Publ., ss. 666.
• Vogt R., Christen A., Rotach M.W., Roth M., Satyanarayana A.N.V., 2003, Fluxes and profiles of CO2 in the urban roughness sublayer. Proceedings of Fifth International Conference on Urban Climate, Łódź, Poland, 1-5.09.2003.
• Zeller K.F., Nokolov N.T., 2000, Quantifying simultaneous fluxes of ozone, carbon dioxide and water vapor a subalpine forest ecosystem. Environment Pollution, 107, 1-20.