단일 높이에서 관측된 저장 플럭스를 사용할 때 발생하는 논의 이산화탄소, 수증기, 현열의 순생태계교환량 오차 (Errors in Net Ecosystem Exchanges of CO2, Water Vapor, and Heat Caused by Storage Fluxes Calculated by Single-level Scalar Measurements Over a Rice Paddy)

서지정보

· 발행기관 : 한국농림기상학회
· 수록지 정보 : 한국농림기상학회지 / 17권 / 3호 / 227 ~ 235페이지
· 저자명 : 문민규, 강민석, 빈두 말라 타쿠리, 이정훈

초록

에디 공분산 방법(eddy covariance method)을 이용한 이산화탄소(CO2), 수증기(H2O), 현열(sensible heat)의 순생태계과환량[net ecosystem exchange (NEE)]은 에디 플럭스(eddy flux, FC)와 저장 플럭스(storage flux, FS)의 합으로 어림한다. 스칼라의 흡원과 발원의 세기와 분포, 연직 난류 혼합의 정도에 따라 스칼라의 변화율은 높이에 따라 다르게 나타난다. 따라서 정확한 FS를 얻기 위해서는 프로파일 시스템을 운용하여 높이에 따라 달라지는 스칼라의 변화율을 고려하여야 한다. 하지만 아시아의 대부분의 농경지 관측지에서는 프로파일 시스템을 운용하지 않고, FC 관측 지점과 지면 사이에서 높이와 관계없이 스칼라 변화율이 동일하다는 가정하에 에디 공분산 시스템에서 관측되는 스칼라 변화율 만으로 FS를 산정한다. 본 연구에서는 논에서 에디 공분산 관측 높이에서 측정된 FS(프로파일 시스템에서 관측된 단일 높이의 스칼라만을 이용한 FS, FS_single)와 프로파일 관측(에디 공분산 관측지점과 지면 사이의 여러 높이에서 스칼라 관측)을 이용한 FS와의 차이를 정량화하고, FS_single로 NEE를 산정할 때 발생하는 오차를 확인하기 위해, 경기도 여주에 위치한 청미천 농경지 플럭스 관측지(Chengmicheon Farmland Korea, CFK)에서 에디 공분산 방법과 프로파일 시스템을 이용해 CO2, H2O, 기온(Ta)의 FC와 FS를 측정하였다. CO2, H2O, Ta는 흡원과 발원의 강도와 분포, 대기 경계층의 안정도에 따라 높이별로 변화율이 달랐고, 그 결과 FS_single은 FS를 과소 또는 과대 평가하였다[특히, 해질 녘과 해 뜰 녘(0430-0800h와 1630-2000h)에 CO2의 FS를 평균 21% 과소평가]. FS_single로 인해 발생하는 NEE 계산의 오차는 FCO2의 경우, 하루 중 시간에 따라 밤(2030-0400h), 해 질 녘과 해 뜰 녘에 각각 평균적으로 3%, 2%씩 FCO2를 과소평가했다. 이러한 차이는 FCO2의 야간 자료 보정과 분배의 과정에서 논의 탄소수지를 과소평가하게 할 수 있다. 이와는 다르게 LE, H의 경우 시간에 관계없이 거의 차이를 보이지 않았다.

영어초록

Using eddy covariance method, net ecosystem exchange (NEE) of CO2 (FCO2), H2O (LE), and sensible heat (H) can be approximated as the sum of eddy flux (FC) and storage flux term (FS). Depending on strength and distribution of sink/source of scalars and magnitude of vertical turbulence mixing, the rates of changes in scalars are different with height. In order to calculate FS accurately, the differences should be considered using scalar profile measurement. However, most of flux sites for agricultural lands in Asia do not operate profile system and estimate FS using single-level scalars from eddy covariance system under the assumption that the rates of changes in scalars are constant regardless of the height. In this study, we measured FC and FS of CO2, H2O, and air temperature (Ta) using eddy covariance and profile system (i.e., the multi-level measurement system in scalars from eddy covariance measurement height to the land surface) at the Chengmicheon farmland site in Korea (CFK) in order to quantify the differences between FS calculated by single-level measurements (FS_single i.e., FS from scalars measured by profile system only at eddy covariance system measurement height) and FS calculated by profile measurements and verify the errors of NEE caused by FS_single. The rate of change in CO2, H2O, and Ta were varied with height depending on the magnitudes and distribution of sink and source and the stability in the atmospheric boundary layer. Thus, FS_single underestimated or overestimated FS (especially 21% underestimation in FS of CO2 around sunrise and sunset (0430-0800 h and 1630-2000 h)). For FCO2, the errors in FS_single generated 3% and 2% underestimation of FCO2 during nighttime (2030-0400 h) and around sunrise and sunset, respectively. In the process of nighttime correction and partitioning of FCO2, these differences would cause an underestimation in carbon balance at the rice paddy. In contrast, there were little differences at the errors in LE and H caused by the error in FS_single, irrespective of time.

참고자료

· 없음