Ландшафты часто предполагаются однородными при интерпретации потоков вихревой ковариации, что может привести к систематическим ошибкам при заполнении пробелов и масштабировании наблюдений для определения региональных балансов углерода. Экосистемы тундры неоднородны во многих масштабах, с различными функциональными типами растений, влажностью почвы, глубиной протаивания и микрорельефом, например, влияющими на суммарный экосистемный обмен потоков двуокиси углерода (CO₂) и метана (CH₄). С повышением температуры арктические экосистемы могут превратиться из чистого стока в чистый источник углерода в атмосфере в некоторых местах, но углеродный баланс остаётся весьма неопределённым. В этом исследовании авторы сообщают о потоках суммарного экосистемного обмена и CH₄ вегетационный период на башне с использованием вихревой ковариации в дельте Юкон-Кускоквим на Аляске. Были использованы модели следов и методы Монте-Карло с байесовской цепью Маркова, чтобы разделить наблюдения с башни на составные потоки растительного покрова на основе карт растительного покрова высокого разрешения в районе башни. Авторы сравнили три типа моделей следов и использовали две карты земного покрова различной сложности, чтобы определить влияние этих вариантов на производные потоки экосистем. При этом использовались искусственно созданные пробелы скрытых наблюдений, чтобы сравнить эффективность заполнения пробелов с использованием полученных потоков, специфичных для растительного покрова, и традиционных методов заполнения пробелов, предполагающих однородные ландшафты. Также произведено сравнение полученных региональных бюджетов углерода при увеличении масштабов наблюдений с использованием гетерогенных и гомогенных подходов. Традиционные методы заполнения пробелов показали худшие результаты при прогнозировании искусственно скрытых пробелов в суммарном экосистемном обмене, чем те, которые учитывали неоднородные ландшафты, в то время как между моделями следа и картами растительного покрова были лишь небольшие различия. Определены и количественно оценены горячие точки потоков углерода в ландшафте (например, выбросы в конце вегетационного периода из водно-болотных угодий и небольших прудов). Авторы определили отчётливую сезонность в потоках суммарного экосистемного обмена в вегетационный период тундры. Масштабирование при допущении однородного ландшафта завышало поглощение CO₂ за вегетационный период в два раза и занижало выбросы CH₄ в два раза по сравнению с масштабированием с использованием любого метода, учитывающего неоднородность ландшафта. Показано, как можно использовать вышеупомянутую байесовскую модель, аналитические модели следов и карты земного покрова с высоким разрешением для получения подробных данных о потоках углерода в земном покрове из временных рядов вихревой ковариации. Эти результаты демонстрируют важность неоднородности ландшафта при масштабировании выбросов углерода в Арктике.

 

Ссылка: https://bg.copernicus.org/preprints/bg-2023-119/