Uni-Bayreuth

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Diplomarbeit

Multilevel investigation of subcanopy respiration flux by REA conditional sampling above and within a spruce forest

Tobias Gerken (02/2008-12/2008)

Betreuer: Thomas Foken, Andrei Serafimovich

In dieser Arbeit wird ein neu entwickeltes Relaxed Eddy Accumulation (REA) Condi-tional Sampling Verfahren angewendet, um die Subcanopy Respiration (Re), die im Wesentlichen den CO2- Emissionen des Boden entsprechen, der Weidenbrunnen Messfläche im nordbayerischen Fichtelgebirge zu untersuchen. Dazu werden hochfrequente Eddy Kovarianz Daten verwendet. Eddies, die das Respirationssignal von der Bodenoberfläche durch die Canopy transportieren, besitzen eine messbare und eindeutige CO2 und Wasserdampf-Signatur. Die Methode kombiniert REA mit einem hyperbolischen Schwellenwert sowie Quadranten-Analyse, um die Respirationsinformation aus den gemessenen Daten zu extrahieren. Die verwendeten Daten wurden während des EGER IOP1 Experiments vom 20.-24. Sep. in fünf Höhen gemessen. Die Überprüfung der allgemeinen REA Methode ergab, dass es durch ungenaue Bestimmung des β- Koeffizienten wahrscheinlich zu einer Überschätzung der Flüsse kommt. Re- Events wurden mit hyperbolischen Schwellenwerten von H = 0.25 und 0.5 bestimmt. Bei Messungen über der Canopy und am Tag wurden Flüsse in der gleichen Größenordnung wie die angenommenen Respirationsflüsse gemessen. Die beste Übereinstimmung ergab sich für H = 0.5. Für die Messhöhen unterhalb der Canopy und Messungen während der Nacht wurden zu große Flüsse ermittelt. Der Anteil von Re- Ereignissen an den gesamten Zeitreihen war tagsüber < 10%. Die Korrelation rc,q näherte sich -1, so dass 22% der am Tag gemessenen Werte kein extrahierbares Respirationssignal aufwiesen. Das über der Canopy detektierte Re– Signal korrelierte signifikant mit den Netto Flüssen am Boden; die erklärte Varianz war jedoch gering (~5%). Der CO2 Speicherterm war vernachlässigbar. Teilweise Reassimilation durch die Vegetation der Bodenschicht, könnte zu einer Unterschätzung der Subcanopy Respirationsrate führen. Re- Events waren eher von Turbulenz (u*) als vom Kopplungszustand der Canopy abhängig; jedoch war die Anzahl der Datenpunkte für eine genaue statistische Analyse zu gering. Die meisten Respirationsereignisse sind sehr kurz. Längere Events trugen aber signifikant zum Respirationsfluss bei. Die detektierten Respirationsereignisse liegen im Zeitrahmen der Ejection Phase kohärenter Strukturen. Darüber hinaus deuten die zeitliche Verteilung und die Lokalisierung der Re- Events im Frequenzspektrum auf einen weiteren Zusammenhang hin. Für weitere Anwendungen sollte die allgemeine REA Methode verbessert wer-den (β ; H ). Weiterhin erscheint ein Vergleich der Methode mit Subcanopy Eddy Kovarianz Messungen und direkte Messung des Respirationsstroms notwendig um das in dieser Arbeit angewandte Modell abschließend beurteilen zu können.

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Letzte Änderung 14.03.2009