J. Chenin tutkimus

mikä on Nettoperustuottavuus (NPP)?

NPP on parametri, jota käytetään elävien kasvien hiilen nettoabsorptionopeuden määrittämiseen. NPP on kasvien fotosynteesin ja hengityksen ero, joka vapauttaa osan absorboituneesta hiilestä, eli

NPP = Fotosynteesinopeus – kasvien hengitysnopeus

(ilmaistuna grammoina hiiltä/neliömetri/vuosi)

miksi NPP on tärkeä?

1. NPP on kasvien kasvun mittari. Se tarjoaa pitkälle syntetisoitua, kvantitatiivista tietoa kestävään luonnonvarojen hallintaan.
2. ydinvoimalaitos on tärkeä osa biosfäärin hiilikiertoa, joka on tärkeä osa globaaleja ilmastonmuutostutkimuksia, eli

Nettohiilivirta Maaekosysteemeihin/Maaekosysteemeistä (NEP) = NPP – maaperän hengitys (gramhiiltä/neliömetri / vuosi)

miten NPP arvioidaan CCRS: llä?

prosessipohjainen tietokonemalli, kuvassa 1 oleva Boreal Ecosystem Productivity Simulator (BEPS), on kehitetty jäljittämään kasvien kasvua ja antamaan arvioita NPP: stä. BEPS laskee päivittäin seuraavat vaiheet: maaperän vesitasapaino, ilmatiiviyden konduktanssi, auringon valaisema ja varjostettu lehtien pinta-ala-indeksi, auringon valaisema ja varjostettu lehtien kokonaisyhteyttäminen, lehtien, varsien ja juurten kokonaisyhteyttäminen ja kasvuhengitys. Se tuottaa NPP: tä, evapotranspiraatiota ja muita kiinnostavia parametreja.

nämä arvot voidaan laskea yksittäisille metsiköille tai suuremmille alueille. Nykyisessä toteutuksessa BEPS-tulokset annetaan kunkin 1 km2 (100 hehtaaria) Kanadan kuvassa 2, koska resoluutio satelliittidatan. Tulevaisuudessa odotamme Laskevamme Kanadan laajuisia arvioita paremmalla resoluutiolla, 6-25 hehtaaria.

kaukokartoituksen syötteitä BEPS: lle ovat leaf area index (LAI) (10 päivän välein) ja maanpeite (vuosittain). Meteorologisiin tietoihin kuuluvat ilman enimmäis-ja vähimmäislämpötilan päivittäiset arvot, auringon kokonaissäteily, keskimääräinen kosteus ja kokonaissademäärä. Maannostietoina käytetään käytettävissä olevaa maannoksen vesikapasiteettia (tai maaperän rakennetta). Sekä sää-että maatieto on griddattu samalla resoluutiolla ja karttaprojektiolla kuin kaukokartoituksen syötteet.

mitkä ovat bepsin edut?

1. mahdollisti kaikkien aikojen ensimmäisen YDINVOIMAKARTAN tuottamisen Kanadan yllä 1 km: n tarkkuudella kuvassa 2.
2. satelliittitietojen avulla saadaan tietoa maanpeitteestä ja lehtien pinta-alan kausivaihtelusta.
3. latvustojen yhteyttäminen lasketaan lehtitasoisen Farquharin mallin mukaan latvustoon ulottuvan spatiaalisen skaalauksen ja ajallisen integraation jälkeen yhdeksi päiväksi. Spatiaalinen skaalaus tehdään auringon valaisemalla varjostetulla lehtierotusmenetelmällä. Päivittäinen integraatio saavutetaan ottamalla huomioon sääolosuhteiden vuorokausivaihtelu. Analyyttinen ratkaisu Farquharin mallin yksinkertaistettuun päivittäiseen integrointiin on johdettu ja sitä käytetään BEPS: ssä. Näiden olosuhteiden epälineaariset vaikutukset hiilidioksidin talteenottoon estivät meitä käyttämästä aritmeettisia päivittäisiä keinoja. Yksinkertainen isolehtinen yhteyttämismalli hylättiin bepsin tuoreessa versiossa, koska se ei kyennyt ottamaan huomioon sääolosuhteiden epälineaarisia vaikutuksia yhteyttämiseen.
4. Evapotranspiraatio lasketaan käyttäen Penman-Monteithin mallia, mutta katoksen konduktanssilaskentaa muokataan niin, että säteilyn epälineaarinen vaikutus ilmatiiviiseen konduktanssiin otetaan huomioon päivittäisissä askellaskennoissa.
5. erillisen latvusarkkitehtuurin vaikutuksia säteilyn absorptioon ja auringon varjostamien lehtien erotteluun tarkastellaan yksinkertaisen paakkuuntumisindeksin avulla.

indeksi on johdettu Tracin mittauksista.

Miksi käyttää satelliittidataa?

1. laajojen alueiden nopea kattavuus
2. vuodenaikojen ja vuosittaisten vaihtelujen havaitseminen
3. Yhdenmukainen tiedon laatu
4. ei vaurioita kasveille
5. kustannustehokkuus

validoidaanko YDINVOIMALAKARTAT?

Kyllä. Validointi suoritettiin ensin Quebecin havaintoalan biomassatiedoilla, jotka muunnettiin NPP: ksi. Äskettäin tehtiin yksityiskohtainen validointi BOReal Ecosystem-Atmospheric Study (BOREAS) – tutkimuksen (BOReal Ecosystem-Atmospheric Study) kuvioissa 3 ja 4 saatujen tietojen perusteella. Käyttämällä samanaikaisia hiilidioksidivuon mittauksia metsäkatosten ylä-ja alapuolella oli ensimmäistä kertaa mahdollista vahvistaa YDINVOIMALALASKELMAT tunti-ja vuorokausivaiheittain. Tällä tavoin BEPS: n komponentit voitaisiin myös validoida. Niitä ovat mm. yhteyttäminen, autotrofinen hengitys, säteilyn absorptio, evapotranspiraatio ja sateiden sieppaus. NPP vahvistetaan edelleen maisematasolla.

Cihlar, J., J. M. Chen, Z. Li. 1997. ”Seasonal AVHRR Multichannel Data Sets and Products for Scalizing up Biospheric Processes”. Journal of Geophysical Research 102: 29625-29640.

Liu J., J. M. Chen, J. Cihlar ja W. M. Park. 1997. ”Prosessipohjainen Boreaalisen Ekosysteemin Tuottavuussimulaattori, Jossa Käytetään Kaukokartoituksen Syötteitä”. Ympäristön kaukokartoitus, 62 158-175.

Running, S. W. ja J. C. Coughlan. 1988. ”A General Model of Forest Ecosystem processs for Regional Applications I. Hydrological Balance, Canopy Gas Exchange and Primary Production Processes”. Ecological Modelling 42: 125-154.