Badania J. Chena

co to jest pierwotna Produktywność netto (NPP)?

NPP jest parametrem używanym do ilościowego określenia szybkości absorpcji węgla netto przez żywe rośliny. NPP to różnica między fotosyntezą roślin a oddychaniem, które uwalnia część pochłanianego węgla, to znaczy

NPP = szybkość fotosyntezy – szybkość oddychania roślin

(wyrażona w jednostkach grama węgla/metr kwadratowy/rok)

dlaczego NPP jest ważna?

1. NPP jest miarą wzrostu roślin. Zapewnia wysoce zsyntetyzowane, ilościowe informacje dla zrównoważonego zarządzania zasobami.
2. elektrownia jądrowa jest ważnym elementem cyklu biosfery węgla, który jest ważnym aspektem globalnych badań zmian klimatu, tj.

przepływ netto węgla do/Z ekosystemów lądowych (NEP) = NPP – Respiracja gleby (gram węgla/metr kwadratowy / rok)

jak szacuje się elektrownię jądrową w CCRS?

komputerowy model oparty na procesie, Boreal Ecosystem Productivity Simulator (BEPS) na rysunku 1, został opracowany w celu naśladowania wzrostu roślin i dostarczenia szacunków elektrowni jądrowej. BEPS oblicza w codziennych krokach: bilans wodny gleby, przewodność jamy ustnej, wskaźnik nasłonecznienia i cieniowania liści, fotosynteza nasłonecznienia i cieniowania liści, całkowita fotosynteza baldachimu, utrzymanie i oddychanie wzrostu liści, łodyg i korzeni. Wyprowadza elektrownie jądrowe, ewapotranspirację i inne interesujące parametry.

wartości te można obliczyć dla poszczególnych stanowisk lub większych obszarów. W obecnej realizacji wyniki BEPS przedstawiono dla każdego 1 km2 (100 hektarów) Kanady na rysunku 2 ze względu na rozdzielczość danych satelitarnych. W przyszłości spodziewamy się, że szacunki dla całej Kanady będą obliczane z lepszą rozdzielczością, od 6 do 25 hektarów.

dane Teledetekcyjne dla BEPS to leaf area index (LAI) (10-dniowe interwały) i land cover (roczne). Dane meteorologiczne obejmują dzienne wartości maksymalnej i minimalnej temperatury powietrza, całkowitego promieniowania słonecznego, średniej wilgotności i całkowitego opadów atmosferycznych. Wykorzystywane dane glebowe to dostępna pojemność wodna gleby (lub Tekstura gleby). Zarówno dane meteorologiczne, jak i glebowe są siatkowane w tej samej rozdzielczości i odwzorowaniu mapy, co dane teledetekcyjne.

jakie są zalety BEPS?

1. umożliwiło wykonanie pierwszej w historii mapy elektrowni jądrowej nad Kanadą w rozdzielczości 1 km na rysunku 2.
2. dane satelitarne są wykorzystywane do dostarczania informacji na temat pokrycia terenu i sezonowych zmian powierzchni liści.
3. fotosynteza baldachimu jest obliczana przy użyciu modelu liścia Farquhara po skalowaniu przestrzennym do baldachimu i integracji czasowej do jednego dnia. Skalowanie przestrzenne wykonuje się metodą separacji liści nasłonecznionych-cieniowanych. Dobowa integracja jest osiągana poprzez uwzględnienie dobowej zmienności warunków meteorologicznych. Analityczne rozwiązanie uproszczonej codziennej integracji modelu Farquhara jest wyprowadzone i stosowane w BEPS. Nieliniowy wpływ tych warunków na wychwyt dwutlenku węgla uniemożliwił stosowanie arytmetycznych środków dziennych. Prosty model fotosyntezy dużych liści został porzucony w najnowszej wersji BEPS z powodu jego niezdolności do rozważenia nieliniowego wpływu warunków meteorologicznych na fotosyntezę.
4. Ewapotranspiracja jest obliczana przy użyciu modelu Penmana-Monteitha, ale obliczenia konduktancji są modyfikowane w celu uwzględnienia nieliniowego wpływu promieniowania na przewodnictwo jamy ustnej w codziennych obliczeniach krokowych.
5. wpływ wyraźnej architektury baldachimu na absorpcję promieniowania i oddzielanie liści od nasłonecznionych jest rozważany poprzez zastosowanie prostego wskaźnika zbrylania.

indeks pochodzi z pomiarów TRAC.

po co korzystać z danych satelitarnych?

1. szybkie pokrycie dużych obszarów
2. wykrywanie zmian między sezonowych i międzyrocznych
3. spójna jakość danych
4. brak uszkodzeń instalacji
5. efektywność kosztowa

czy walidujemy mapy elektrowni?

tak. Walidacja została po raz pierwszy przeprowadzona przy użyciu danych dotyczących biomasy z Quebecu przekształconych w elektrownię jądrową. Niedawno przeprowadzono szczegółową walidację z wykorzystaniem danych z badania ekosystemu borealnego-atmosferycznego (BOREAS) na rysunkach 3 i 4. Dzięki równoczesnym pomiarom strumienia dwutlenku węgla powyżej i poniżej zadaszeń leśnych, po raz pierwszy można było zweryfikować obliczenia elektrowni jądrowej w krokach godzinowych i dziennych. W ten sposób można by również zwalidować komponenty BEPS. Obejmują one fotosyntezę, oddychanie autotroficzne, absorpcję promieniowania, ewapotranspirację, przechwytywanie opadów i inne. Elektrownia jądrowa będzie dalej zatwierdzana na poziomie krajobrazowym.

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

Liu J., J. M. Chen, J. Cihlar and W. M. Park. 1997. „Symulator Produktywności Ekosystemu Borealnego Oparty Na Procesach Wykorzystujący Dane Teledetekcyjne”. Teledetekcja środowiska, 62.158-175.

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