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LI-COR EC应用案例 |【GBC】涡度协方差通量观测技术揭示了海草床大气-水体CO2交换的全球趋势

来源:北京力高泰科技有限公司 发布时间:2021-06-03 10:37:55 点击数:130 使用提问 咨询价格

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

海草床是海岸带蓝碳(Blue Carbon)的组成部分,它有望在缓解人类活动碳排放方面起到重要作用。目前,在全球范围内,一些海岸带生态系统得到了科学管理,从而增加了蓝碳储量。

然而,人们对于蓝碳储量通量的规模,以及它和大气-水体CO2通量FCO2 的相互作用,还了解不多。

为此,研究者们在全球范围内,选择有代表性的蓝碳通量观测站点,使用涡度协方差方法,综合分析了海草床的CO2通量FCO2

4个站点收集的是季节性数据(其中2个站点表现为CO2的源),平均FCO2 大约是全球平均蓝碳储存速率的44%-115%。

其余的站点,CO2净吸收速率大约是蓝碳平均储存速率的101%-888%。

小波相干分析显示,FCO2 主要和温度、风、潮汐密切相关。需要特别指出的是,在全球尺度上,潮汐力是FCO2 的重要驱动力,它将横向碳交换、底部驱动湍流以及孔隙水抽吸三个过程结合在了一起。

对开阔海域来说,大洋表面阻力系数总是高于预测值,这支持了观测到的浅海水域气体传输过程普遍增强的现象。

研究者指出,需要使用综合性更强的方法来评估蓝碳:不仅要考虑有机碳储量,还需要考虑大气-水体CO2交换量FCO2,以及与之相关的复杂生物地球化学过程及物理驱动因子。

LI-COR涡度协方差通量观测系统在本研究中的作用

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南佛罗里达海草床LI-COR涡度协方差通量观测系统 图源/Van Dam B, Fourqurean J, Smyth A. Alkalinity and CO2 fluxes in a tropical seagrass meadow[C]//EGU General Assembly Conference Abstracts. 2020: 2861.

涡度协方差通量观测系统由CO2分析仪和三维超声风速仪组成。其中的CO2分析仪均采用LI-COR公司研发的设备。根据站点的实际情况使用不同类型的分析仪:有开路式的LI-7500系列CO2/H2O分析仪,还有闭路式的LI-7200系列CO2/H2O分析仪。具体信息请参见下表。

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数据质量控制

所有数据均使用EddyPro软件(LI-COR Inc., Lincoln, USA)处理。第一,QC分级大于1的数据全部剔除,这部分占全部数据集的11.6%。QC标准详细信息可参阅Mauder和Foken 2004年文献中的内容。简单来说,这种QC将稳态和湍流发展测试结果整合为一个QC Flag,如果大约1,就被认为是数据质量低。第二,确认数据是否受到了陆地生态系统的影响,将受到影响的数据剔除。第三,将u*/Umean超过0.139(即u*/Umean平均值0.0924的1.5倍)的FCO2 剔除。第四,超过平均值3倍标准差的FCO2 被剔除,这部分占剩余数据的1.3%。最终,有25.5%的数据被剔除。

能量平衡分析

能量平衡分析在陆地生态系统的碳水交换研究中非常重要。因为能量流(Energy Flow)与局地水分收支,以及与之相关的生态过程紧密关联。在一个理想系统中,输入的能量—太阳净辐射Rn可分为两部分,潜热通量LE和感热通量H,Rn:LE+H应该为1:1。任何偏离都意味着某种能量通量的缺失。例如某个变量,如温度的平流输送,导致LE+H或大于或小于Rn。另外,能量有可能储存在水中。在本研究中,研究者们量化了水的热储存项:基于水深、水比热、密度及水温变化(Van Dam等,2020)。H+LE+J 和Rn 的关系偏离1:1,可作为水分发生横向交换的指标。

原文中的主要数据图

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