Том 32, номер 11, статья № 11

Аннотация:

Показана информативность кратковременных (1–2 сут) измерений удельных потоков парниковых газов (СО₂, СH₄, H₂O) методом турбулентных пульсаций с использованием мобильного комплекса оборудования, а также с учетом критерия дальности зоны охвата и направления ветра для выделения потоков с конкретного участка. Работа выполнена на примере осушенного торфяника в Московской обл. с разными вариантами вторичного обводнения. Полученные удельные потоки СО₂, СH₄ и H₂O позволяют рассмотреть их изменения в течение суток, а при смене направления ветра – оценить их на разных прилегающих объектах. Применение многоступенчатой фильтрации данных после основной обработки позволяет выделить осредненные за 30-минутные интервалы удельные потоки для анализа их связи с экологическими параметрами, моделирования, получения средних оценок за более длительные периоды, сравнения с данными измерений камерным методом для задач инвентаризации источников и стоков парниковых газов.

Ключевые слова:

метод турбулентных пульсаций, торфяник, удельные потоки, метан, диоксид углерода, водяной пар, зона охвата, дальность зоны охвата, фильтрация данных

Список литературы:

1. 2014, 2013 Supplement to the 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories: Wetlands / T. Hiraishi, T. Krug, K. Tanabe, N. Srivastava, J. Baasansuren, M. Fukuda, T.G. Troxler (eds) // IPCC. Switzerland, 2014.
2. Wilson D., Blain D., Couwenberg J., Evans C.D., Murdiyarso D., Page S., Renou-Wilson F., Rieley J., Sirin A., Strack M., Tuittila E.-S. Greenhouse gas emission factors associated with rewetting of organic soils // Mires Peat. 2016. V. 17. P. 1–28.
3. Joosten H., Sirin A., Couwenberg J., Laine J., Smith P. The role of peatlands in climate regulation // Peatland Restoration and Ecosystem Services: Science, Policy and Practice. Cambridge: Cambridge University Press, 2016. P. 66–79.
4. Минаева Т.Ю., Сирин А.А. Биологическое разнообразие болот и изменение климата // Успехи совр. биол. 2011. Т. 131, № 4. С. 393–406.
5. Pavelka M., Acosta M., Kiese R., Altimir N., Pavelka M., Acosta M., Kiese R., Altimir N., Bruemmer C., Crill P., Darenova E., Fuss R., Gielen B., Graf A., Klemedtsson L., Lohila A., Longdoz B., Lindroth A., Nils­son M., Jimenez S.M., Merbold L., Montagnani L., Peichl M., Pihlatie M., Pumpanen J., Ortiz P.S., Silvennoinen H., Skiba U., Vestin P., Weslien P., Janous D., Kutsch W. Standardisation of chamber technique for CO₂, N₂O and CH₄ fluxes measurements from terrestrial ecosystems // Int. Agrophys. 2018. V. 32, N 4. P. 569–587.
6. Nicolini G., Fratini G., Avilov V., Kurbatova J.A., Va­senev I., Valentini R. Performance of eddy-covariance measurements in fetch-limited applications // Theor. Appl. Climatol. 2015. V. 127, N 3–4. P. 829–840.
7. Foken T. Micrometeorology. Berlin, Heidelberg, Springer: 2017. 362 p.
8. Бурба Г.Г., Курбатова Ю.А., Куричева О.А., Авилов В.К., Мамкин В.В. Метод турбулентных пульсаций. Краткое практическое руководство. М.: ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН, 2016. 223 c.
9. Desjardins R.L., Lemon E.R. Limitations of an eddy-correlation technique for the determination of the carbon dioxide and sensible heat fluxes // Bound.-Lay. Meteorol. 1974. V. 5, N 4. P. 475–488.
10. Fan S.M., Wofsy S.C., Bakwin P.S., Jacob D.J., An­derson S.M., Kebabian P.L., McManus J.B., Kolb C.E. Micrometeorological measurements of CH₄ and CO₂ exchange between the atmosphere and subarctic tundra // J. Geophys. Res. D. 1992. V. 97, N 15. P. 16627–16643.
11. Verma S.B., Ullman F.G., Billesbach D., Clement R.J., Kim J., Verry E.S. Eddy-correlation measurements of methane flux in a northern peatland ecosystem // Bound.-Lay. Meteorol. 1992. V. 58, N 3. P. 289–304.
12. Schmid H.P. Source areas for scalar and scalar fluxes // Bound.-Lay. Meteorol. 1994. N 67. P. 293–318.
13. Grelle A., Lindroth A. Eddy-correlation system for long-term monitoring of fluxes of heat, water vapour and CO₂ // Glob. Change Biol. 1996. V. 2, N 3. P. 297–307.
14. Parmentier F.J.W., van Huissteden, van der Molen M.K., Schaepman-Strub G., Karsanaev S.A., Maximov T.C., Dolman A.J. Spatial and temporal dynamics in eddy covariance observations of methane fluxes at a tundra site in northeastern Siberia // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. DOI: 10.1029/2010JG001637.
15. Scott R.L., Biederman J.A. Partitioning evapotranspiration using long-term carbon dioxide and water vapor fluxes // Geophys. Res. Lett. 2017. V. 44, N 13. P. 6833–6840.
16. Замолодчиков Д.Г., Гитарский М.Л., Шилкин А.В., Марунич А.С., Карелин Д.В., Блинов В.Г., Иващенко А.И. Мониторинг циклов диоксида углерода и водяного пара на полигоне «лог Таежный» (Валдайский национальный парк) // Фундам. и приклад. климатол. 2017. Т. 1. С. 54–68.
17. Fortuniak K., Pawlak W., Bednorz L., Grygoruk M., Siedlecki M., Zieliński M. 2017. Methane and carbon dioxide fluxes of a temperate mire in Central Europe // Agric. For. Meteorol. 2017. V. 232. P. 306–318.
18. Wang M., Wu J., Luan J., Lafleur P., Chen H., Zhu X. Near-zero methane emission from an abandoned boreal peatland pasture based on eddy covariance measurements // PLoS ONE. 2017. V. 12, N 12 URL: https://doi.org/ 10.1371/ journal.pone.0189692 (last access: 25.05.2019)
19. Ge H.X., Zhang H.S., Zhang H., Cai X.H., Song Y., Kang L. The characteristics of methane flux from an irrigated rice farm in East China measured using the eddy covariance method // Agric. For. Meteorol. 2018. V. 249. P. 228–238.
20. Asaf D., Rotenberg E., Tatarinov F., Dicken U., Montzka S.A., Yakir D. Ecosystem photosynthesis inferred from measurements of carbonyl sulphide flux // Nat. Geosci. 2013. V. 6, N 3. P. 186.
21. Rohatyn S., Rotenberg E., Ramati E., Tatarinov F., Tas E., Yakir D. Differential impacts of land use and precipitation on “Ecosystem Water Yield” // Water Resour. Res. 2018. V. 54, N 8. P. 5457–5470.
22. Чистотин М.В., Сирин А.А., Дулов Л.Е. Сезонная динамика эмиссии углекислого газа и метана при осушении болота в Московской области для добычи торфа и сельскохозяйственного использования // Агрохимия. 2006. № 6. C. 54–62.
23. Суворов Г.Г., Чистотин М.В., Сирин А.А. Потери углерода при добыче торфа и сельскохозяйственном использовании осушенного торфяника в Московской области // Агрохимия. 2015, № 11. C. 51–62.
24. Обводнение пожароопасных торфяников // Информационный выпуск «О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Московской области в 2016 году». Министерство экологии и природопользования Московской области, 2017. С. 90–96.
25. Обухов А.М. Структура температурного поля в турбулентном потоке // Изв. АН СССР. Сер. Геофизика и география. 1949. Т. 13, № 1. С. 58–59.
26. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая механика. М.: Наука, 1965. 639 с.
27. Montgomery R.B. Vertical eddy flux of heat in the atmosphere // J. Meteorol. 1948. V. 5, № 6. P. 265–274.
28. Swinbank W.C. The measurement of vertical transfer of heat and water vapor by eddies in the lower atmosphere // J. Meteorol. 1951. V. 8, N 3. P. 135–145.
29. Eddy covariance: a practical guide to measurement and data analysis / M. Aubinet, T. Vesala, D. Papale (eds.). Springer Science & Business Media, 2012. 438 p.
30. Horst T.W., Weil J.C. How far is far enough?: The fetch requirements for micrometeorological measurement of surface fluxes // J. Atmos. Ocean. Technol. 1994. V. 11, № 4. P. 1018–1025.
31. Gash J.H. Observations of turbulence downwind of a forest-heath interface // Bound.-Lay. Meteorol. 1986. V. 36. P. 227–237.
32. LI‑COR, Inc. 2016. EddyPro® version 6.2 Help and User’s Guide. LI‑COR, Inc. Lincoln, NE [Electronic resource]. URL: https://www.licor.com/env/support/ EddyPro/home.html (last access: 25.12.2018).
33. Plate E.J. Aerodynamic characteristics of atmospheric Boundary Layers. Oak Ridge, Tenn.: USAEC, 1971. 190 p.
34. Глаголев М.В., Суворов Г.Г. Эмиссия метана болотными почвами средней тайги Западной Сибири (на примере Ханты-Мансийского автономного округа) // Доклады по экологическому почвоведению. 2007. Т. 2, № 6. С. 90–162.
35. Vickers D., Mahrt L. Quality control and flux sampling problems for tower and aircraft data // J. Atmos. Ocean. Technol. 1997. V. 14, N 3. P. 512–526.
36. Kljun N., Calanca P., Rotach M.W., Schmid H.P. A simple parameterisation for flux footprint predictions // Bound.-Lay. Meteorol. 2004. V. 112, № 3. P. 503–523.
37. Kormann R., Meixner F.X. An analytical footprint model for non-neutral stratification // Bound.-Lay. Meteorol. 2001. V. 99, N 2. P. 207–224.
38. Mauder M., Foken T. Documentation and instruction manual of the eddy covariance software package TK2. Universität Bayreuth, Abt. Mikrometeorologie, Arbeitsergebnisse 26. 44 p.
39. Handbook of Micrometeorology. A Guide for Surface Flux Measurement and Analysis / X. Lee, W. Massman, B. Law (eds.). New York: Kluwer Academic Publishers, 2004. 164 p.