Немецкие исследователи объединили данные БПЛА и вихреразрешающего моделирования для оценки неоднородности потоков CO₂ в субарктических болотах

Дайджест исследований

Многие природные экосистемы состоят из разнородных участков, различающихся по уровню влажности и составу растительности, что приводит к мелкомасштабным изменениям в различных растительных покровах, которые могут быть сложными для количественной оценки. Здесь мы представляем тематическое исследование на болоте Стордален в субарктической Швеции, где мы провели измерения молярной доли CO2 с беспилотного летательного аппарата (БПЛА) и объединили их с вихреразрешающим моделированием (LES) с помощью метода инверсии на уровне объекта, чтобы различать характеристики скорости потока для различных типов участков. Мы используем модель LES EULAG (эйлерово-лагранжево уравнение) для моделирования потоков с высоким разрешением и сопоставления пространственной изменчивости смоделированных концентраций с данными сеточных исследований соотношения CO2 в смеси на основе беспилотных летательных аппаратов. Сопоставление результатов инверсии с измерениями вихрево-ковариационного потока (EC) за время полета беспилотного летательного аппарата позволяет количественно оценить интенсивость продуктивности CO2 для отдельных типов растительного покрова. Оценка модели показала, что R2 составил 0,70, при этом погрешности модели в основном связаны с неопределенностью транспортной модели и площадью выборки с беспилотного летательного аппарата, которая не обеспечивает равномерную выборку типов растительного покрова. Впоследствии инверсионные потоки были сопоставлены с измерениями содержания углекислого газа в камерах на уровне участков в Палсе, болоте и фене и показали хорошее соответствие в распределении потоков между этими типами участков, доминирующими на участке, отобранном с помощью БПЛА. Были рассмотрены различные схемы классификации растительного покрова, и результаты показали последовательное улучшение характеристик модели при дальнейшем представлении экологических и гидрологических неоднородностей. Наша новая методика показывает многообещающие результаты в оценке неоднородности потоков наземного типа в пределах границ вихрево-ковариационной башни, что обеспечивает основу для масштабирования потоков EC в более широкой области.

Исследование опубликовано в Atmospheric Measurement Techniques.