アラスカ: 渦相関 フラックスと気候測定に使用されるEC150

科学者や土地利用管理者は、炭素吸収における森林地帯の重要性を長い間認識してきました。研究と国際政策は主に熱帯林と生息地に焦点が当てられてきました。熱帯林と生息地は成長が早く、頻繁な伐採の影響を受けやすいためです。しかし最近では、安定的に炭素を吸収して貯蔵できる生息地が地球全体の炭素状況の重要な部分であると認識されるようになり、寒帯地域などの冷涼な気候の景観に研究の焦点が当てられるようになりました。これらの地域では成熟した森林と気温によって分解速度が制限されるため、気候変動がこれらの景観を変える潜在的な影響により、景観をより完全に理解するための取り組みが強化されています。

アラスカ大学フェアバンクス校の研究者らは、米国地質調査所の資金援助を受け、国立科学財団の長期生態学研究ネットワークの一部であるボナンザ クリーク実験林内の 3 か所の環境モニタリング サイトに機器を設置しました。これらのサイトは、微気候の違いによって決まる陸上北方景観の重要な生息地を代表する永久凍土の劣化の年代順に位置しています。3 つのサイトには、クロトウヒ林 (クロトウヒの森がそのまま残っている安定した永久凍土の地域)、永久凍土が下にある地表の氷が溶けて樹木がかなり枯死している活発なサーモカルスト サイト、活動層の深さが深く安定した樹木のない湿原サイトが含まれます。

このプロジェクトの目標は、北極圏の気候システムにおける地表、大気、海洋間の重要なつながりとフィードバックである炭素、水、エネルギーのフラックスを年間を通じて継続的に測定することです。これまで、北極圏では環境条件が厳しく、遠隔地へのアクセスが困難なため、このような研究はほとんど行われていません。冬季に太陽光発電が限られ、風力発電が実行可能な選択肢ではない場所で継続的に監視するには、電力要件が極めて低く、リモート システム診断機能を備えた堅牢なセンサーを選択する必要があります。

Bonanza Creek サイトで、渦相関フラックス測定に Campbell Scientific の EC150 オープンパス CO ₂ /H ₂ O 分析装置 (CSAT3A 音波風速計および CR3000 データロガー付き) が選択されました。これは、これらの懸念の多くに対処する特定の設計要素があるためです。EC150 の非常に低い消費電力は、太陽光発電が限られる冬季に特に有益であることが証明されました。このような北部の用途では、最も暗い冬季に定期的な発電機の充電が必要になることがよくあります。EC150 ベースのシステムでは、冬季を通じて発電機の充電は 1 回だけで済みましたが、別の CO ₂ /H ₂ O 赤外線ガス分析装置を備えた 3 番目のサイトでは、発電機の充電が 3 回必要でした。

EC150 が寒冷な遠隔地に適しているもう 1 つの利点は、EC150 の自己調節温度制御です。この制御により、電力使用効率を最大化しながら、極寒の環境でも分析装置の内部部品が保護されます。また、EC150 では、データロガーのみを使用してフィールドベースの CO ₂ゼロ/スパン機能も使用できるため、非常に遠隔地でも中断のない監視が可能です。

ボナンザ クリークのサイトから収集されたデータには、大気中の二酸化炭素、水蒸気、表面エネルギー、光合成有効放射、気温と土壌温度、降雨量、積雪深、土壌水分含有量、風向と風速、年間を通した CO ₂と H ₂ O の平均大気濃度が含まれます。これらのデータ セットは、現在の炭素フラックスのモデルを改善し、地域および地球の気候の変化に伴ってこれらのプロセスがどのように変化するかを予測するのに役立ちます。