Das Verständnis des Kohlendioxidflusses in Waldökosystemen ist zu einem wichtigen Thema bei den internationalen Bemühungen zur Verhinderung der globalen Erwärmung geworden. Die Beobachtung des Kohlendioxidflusses zwischen Atmosphäre und Wäldern wird weltweit gefördert. Die Komponenten des Kohlenstoffbudgets in einem Waldökosystem - der vom Waldboden freigesetzte und vom Laub freigesetzte oder absorbierte Kohlendioxidfluss - werden häufig mit der Kammermethode gemessen. Genaue Messungen des Kohlendioxidausflusses aus dem Waldboden sind erforderlich, insbesondere weil er einen großen Teil des gesamten Kohlendioxidausflusses aus dem Waldökosystem ausmacht. Der Kohlendioxidausfluss am Waldboden weist jedoch eine große räumliche Streuung auf. Daher ist eine große Anzahl von Messungen an verschiedenen Orten erforderlich, um sie auszuwerten. Ein kompakter und einfach zu bedienender CO2-Sensor und ein einfaches Kammersystem sind eine ideale Lösung für Wissenschaftler, die den Kohlendioxidausfluss an mehreren Probenahmestellen messen.
Zu Beginn unserer Forschung haben wir versucht, den Vaisala CARBOCAP® Kohlendioxidtransmitter GMD20 oder das Modul GMM220 zur Messung des Kohlendioxidausflusses auf dem Waldboden zu verwenden. Die Leistung dieser Sensoren in Bezug auf die Reaktionszeit war nicht ausreichend, um den Kohlendioxidausfluss mit zunehmender Kohlendioxidkonzentrationsrate in der Kammer zu messen. Aus diesem Grund haben wir eine Rückwärtsschätzungsmethode zur Wiederherstellung der verzögerten Ausgaben entwickelt (Mizoguchi und Ohtani, 2005). Dieses Verfahren verwendet die anfängliche Kohlendioxidkonzentration und den Kompensationskoeffizienten, die aus den Sensorantwortversuchen erhalten wurden, was die Korrektur der verzögerten Ausgabe des Sensors ermöglicht. Somit wird der Fehler des Ausflusses gelöst, der durch die verzögerte Reaktion verursacht wird.
Messungen an der Schneeoberfläche
Selbst mit dieser Methode kann der Fehler, der durch die instabile Ausgabe des Sensors verursacht wird, nicht vollständig ausgeschlossen werden. Insbesondere kann das Messverfahren nicht zur Messung einer Schneeoberfläche mit einem geringen Kohlendioxidausfluss angewendet werden. Anschließend verwendeten wir einen neu entwickelten Sensor - eine Diffusions-Vaisala CARBOCAP®-Kohlendioxidsonde GMP343 -, um den Kohlendioxidausfluss von einer Schneeoberfläche im Wald zu messen.
Bei Verwendung der statischen Kammermethode berechnen wir den Ausfluss im Allgemeinen mit zunehmender Geschwindigkeit für 10 bis 30 Minuten. Die Kohlendioxidkonzentration stieg zehn Minuten nach dem Schließen der Kammer um etwa 30 ppm an (Abbildung 1). Dies zeigt an, dass die Leistung des GMP343 ausreichend war, um selbst die kleinen Ausflüsse von einer Schneeoberfläche zu messen.
Wir planen, den Ausfluss von der Schneeoberfläche an vielen Probenahmestellen in unserem Forschungswald zu messen und die genaue Kohlendioxidemission zu bewerten.
