Австрийские ученые оценили методы фильтрации для надежных расчетов потоков CO2

Дайджест исследований

Оценка чистого обмена CO2 в экосистеме часто основывается на измерениях вихревой ковариации. В стабильных условиях с низкой турбулентностью измеренный поток может не отражать чистый экосистемный обмен (NEE), поскольку неизмеренные потоки (например, адвекция) могут стать значимыми. Следовательно, такие периоды должны быть отфильтрованы для надежных расчетов потоков. Как правило, основное внимание уделяется фильтрации только в ночное время, однако дневные измерения потоков также могут быть нерепрезентативными. В данном исследовании оцениваются хорошо известные и новые методы фильтрации, применяемые как в ночное, так и в дневное время на участке горного леса в Тироле, Австрия (участок Forest-Atmosphere-Interaction-Research (FAIR), AT-Mmg). Сравниваются известные методы, включая фильтрацию по скорости трения, ее аналог, использующий стандартное отклонение вертикальных колебаний скорости σw, и метод максимума потока после захода солнца (обычно называемый методом ван Горселя). Кроме того, для фильтрации мы используем более современный подход с физически обоснованной мерой расцепления потоков. Более того, мы вводим новый подход кластеризации с использованием K-средних, который группирует ситуации с потоками в кластеры на основе вертикальных профилей температуры, σw и скорости ветра. Кластеры, в которых измеренный поток, как ожидается, будет разумной оценкой NEE, сохраняются. Такими сценариями являются периоды фёна, ранние ночные ситуации с высокой турбулентностью и низкой стабильностью или хорошо перемешанные условия во второй половине дня. Несмотря на то, что различные подходы к фильтрации основывались на совершенно разных предположениях, они дали сходные оценки бюджета углерода за 14 месяцев измерений (от -224 до -286 гС м-2 для ночной фильтрации и от -440 до -382 гС м-2 для дневной фильтрации), в отличие от нефильтрованного бюджета в -534 гС м-2. Ночная фильтрация приводит к увеличению интенсивности дыхания в течение ночи, в то время как дневная фильтрация предполагает увеличение утреннего поглощения углерода по сравнению с нефильтрованными данными.

Исследование опубликовано в журнале Agricultural and Forest Meteorology.