Az erdei ökoszisztémák szén-dioxid-áramlásának megértése fontos kérdéssé vált a globális felmelegedés megakadályozására irányuló nemzetközi erőfeszítésekben. A légkör és az erdők közötti szén-dioxid-áramlás nyomon követését világszerte támogatják. Az erdei ökoszisztéma szénháztartásának összetevőit - az erdő talajából felszabaduló és a lombozat által kibocsátott vagy elnyelt szén-dioxid áramlását - gyakran mérik kamrás módszerrel. Az erdőfenékből származó szén-dioxid-áramlás pontos mérésére van szükség, különösen azért, mert az erdei ökoszisztémából származó teljes szén-dioxid-áramlás nagy részét ez teszi ki. Az erdőfenéken a szén-dioxid-kibocsátás azonban nagy területi szórást mutat. Ezért az értékeléséhez nagyszámú, különböző helyszíneken végzett mérésre van szükség. Egy kompakt és könnyen használható CO2-érzékelő és egy egyszerű kamrarendszer ideális megoldást jelent a tudósok számára, akik több mintavételi helyen mérik a szén-dioxid-kiáramlást.
Kutatásunk kezdetén a Vaisala CARBOCAP® szén-dioxid-adó GMD20 vagy a GMM220 modul segítségével próbáltuk mérni a szén-dioxid-kibocsátást az erdő talaján. Ezen érzékelők teljesítménye a válaszidő tekintetében nem volt elegendő a szén-dioxid kiáramlás méréséhez a kamrában a szén-dioxid-koncentráció növekedésével. Ezért egy visszamenőleges becslési módszert dolgoztunk ki a késleltetett kimenetek visszanyerésére (Mizoguchi és Ohtani, 2005). Ez a módszer az érzékelő válaszkísérleteiből kapott kezdeti szén-dioxid-koncentrációt és kompenzációs együtthatót használja, ami lehetővé teszi az érzékelő késleltetett kimenetének korrekcióját. Így megoldódik a késleltetett válasz által okozott hiba a kiáramlásban.
Mérések a hó felszínén
Még ezzel a módszerrel sem lehet teljesen kiküszöbölni az érzékelő instabil kimenete által okozott hibát. A mérési módszer különösen nem használható olyan hófelület mérésére, amelynek szén-dioxid-kibocsátása alacsony. Ezután egy újonnan kifejlesztett érzékelőt - a Vaisala CARBOCAP® szén-dioxid-szondát (GMP343) - használtuk a szén-dioxid-kiáramlás mérésére egy erdőben lévő hófelületről.
A statikus kamrás módszerrel általában a kiáramlást növekvő sebességgel számoljuk ki 10-30 percig. A szén-dioxid-koncentráció a kamra bezárása után tíz perccel körülbelül 30 ppm-rel emelkedett (1. ábra). Ez azt jelzi, hogy a GMP343 teljesítménye elegendő volt a hófelületről történő kis kiáramlások méréséhez is.
Tervezzük, hogy a hófelszínről történő kiáramlást számos mintavételi helyen mérjük a kutatóerdőnkben, és értékeljük a pontos szén-dioxid-kibocsátást.
