Published May 24, 2012 | Version v1
Publication Open

Modelling soil temperature and moisture and corresponding seasonality of photosynthesis and transpiration in a boreal spruce ecosystem

Creators

  • 1. KTH Royal Institute of Technology
  • 2. National Center for Science and Technology Evaluation

Description

Abstract. Recovery of photosynthesis and transpiration is strongly restricted by low temperatures in air and/or soil during the transition period from winter to spring in boreal zones. The extent to which air temperature (Ta) and soil temperature (Ts) influence the seasonality of photosynthesis and transpiration of a boreal spruce ecosystem was investigated using a process-based ecosystem model (CoupModel) together with eddy covariance (EC) data from one eddy flux tower and nearby soil measurements at Knottåsen, Sweden. A Monte Carlo based uncertainty method (GLUE) provided prior and posterior distributions of simulations representing a wide range of soil conditions and performance indicators. The simulated results showed sufficient flexibility to predict the measured cold and warm Ts in the moist and dry plots around the eddy flux tower. Moreover, the model presented a general ability to describe both biotic and abiotic processes for the Norway spruce stand. The dynamics of sensible heat fluxes were well described the corresponding latent heat fluxes and net ecosystem exchange of CO2. The parameter ranges obtained are probably valid to represent regional characteristics of boreal conifer forests, but were not easy to constrain to a smaller range than that produced by the assumed prior distributions. Finally, neglecting the soil temperature response function resulted in fewer behavioural models and probably more compensatory errors in other response functions for regulating the seasonality of ecosystem fluxes.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص. يتم تقييد استعادة التمثيل الضوئي والنتح بشدة بسبب انخفاض درجات الحرارة في الهواء و/أو التربة خلال الفترة الانتقالية من الشتاء إلى الربيع في المناطق الشمالية. تم التحقيق في مدى تأثير درجة حرارة الهواء (Ta) ودرجة حرارة التربة (Ts) على موسمية التمثيل الضوئي ونتح النظام البيئي للتنوب الشمالي باستخدام نموذج نظام بيئي قائم على العمليات (CoupModel) جنبًا إلى جنب مع بيانات التباين المشترك الدوامي (EC) من برج تدفق دوامي وقياسات التربة القريبة في Knottåsen، السويد. قدمت طريقة عدم اليقين القائمة على مونت كارلو (الغراء) توزيعات مسبقة وخلفية للمحاكاة التي تمثل مجموعة واسعة من ظروف التربة ومؤشرات الأداء. أظهرت النتائج المحاكاة مرونة كافية للتنبؤ بالبرودة والحرارة المقاسة في المناطق الرطبة والجافة حول برج التدفق الدوامي. علاوة على ذلك، قدم النموذج قدرة عامة على وصف كل من العمليات الحيوية واللاأحيائية لمنصة شجرة التنوب النرويجية. تم وصف ديناميكيات تدفقات الحرارة المعقولة بشكل جيد تدفقات الحرارة الكامنة المقابلة وصافي تبادل النظام الإيكولوجي لثاني أكسيد الكربون. من المحتمل أن تكون نطاقات المعلمات التي تم الحصول عليها صالحة لتمثيل الخصائص الإقليمية للغابات الصنوبرية الشمالية، ولكن لم يكن من السهل تقييدها إلى نطاق أصغر من ذلك الناتج عن التوزيعات السابقة المفترضة. أخيرًا، أدى إهمال وظيفة الاستجابة لدرجة حرارة التربة إلى نماذج سلوكية أقل وربما أخطاء تعويضية أكثر في وظائف الاستجابة الأخرى لتنظيم موسمية تدفقات النظام البيئي.

Translated Description (French)

Résumé. La récupération de la photosynthèse et de la transpiration est fortement limitée par les basses températures dans l'air et/ou le sol pendant la période de transition de l'hiver au printemps dans les zones boréales. La mesure dans laquelle la température de l'air (Ta) et la température du sol (Ts) influencent la saisonnalité de la photosynthèse et de la transpiration d'un écosystème d'épinette boréale a été étudiée à l'aide d'un modèle d'écosystème basé sur les processus (CoupModel) ainsi que des données de covariance de Foucault (CE) d'une tour de flux de Foucault et des mesures du sol à proximité à Knottåsen, en Suède. Une méthode d'incertitude basée sur Monte Carlo (COLLE) a fourni des distributions antérieures et postérieures de simulations représentant un large éventail de conditions du sol et d'indicateurs de performance. Les résultats simulés ont montré une flexibilité suffisante pour prédire les Ts froids et chauds mesurés dans les parcelles humides et sèches autour de la tour de flux tourbillonnaire. De plus, le modèle présentait une capacité générale à décrire les processus biotiques et abiotiques pour le peuplement d'épinettes de Norvège. La dynamique des flux thermiques sensibles a été bien décrite, les flux thermiques latents correspondants et l'échange net de CO2 de l'écosystème. Les plages de paramètres obtenues sont probablement valides pour représenter les caractéristiques régionales des forêts de conifères boréales, mais n'étaient pas faciles à contraindre à une plage plus petite que celle produite par les distributions antérieures supposées. Enfin, la négligence de la fonction de réponse de la température du sol a entraîné moins de modèles comportementaux et probablement plus d'erreurs compensatoires dans d'autres fonctions de réponse pour réguler la saisonnalité des flux de l'écosystème.

Translated Description (Spanish)

Resumen. La recuperación de la fotosíntesis y la transpiración está fuertemente restringida por las bajas temperaturas en el aire y/o el suelo durante el período de transición del invierno a la primavera en las zonas boreales. La medida en que la temperatura del aire (Ta) y la temperatura del suelo (Ts) influyen en la estacionalidad de la fotosíntesis y la transpiración de un ecosistema de abeto boreal se investigó utilizando un modelo de ecosistema basado en procesos (CoupModel) junto con datos de covarianza de Foucault (EC) de una torre de flujo de Foucault y mediciones de suelo cercanas en Knottåsen, Suecia. Un método de incertidumbre basado en Monte Carlo (PEGAMENTO) proporcionó distribuciones anteriores y posteriores de simulaciones que representan una amplia gama de condiciones del suelo e indicadores de rendimiento. Los resultados simulados mostraron suficiente flexibilidad para predecir los Ts fríos y cálidos medidos en las parcelas húmedas y secas alrededor de la torre de flujo de Foucault. Además, el modelo presentó una capacidad general para describir los procesos bióticos y abióticos para el soporte de abeto noruego. La dinámica de los flujos de calor sensibles se describió bien los flujos de calor latentes correspondientes y el intercambio neto de CO2 del ecosistema. Los rangos de parámetros obtenidos son probablemente válidos para representar las características regionales de los bosques de coníferas boreales, pero no fueron fáciles de restringir a un rango más pequeño que el producido por las distribuciones anteriores asumidas. Finalmente, descuidar la función de respuesta a la temperatura del suelo resultó en menos modelos de comportamiento y probablemente más errores compensatorios en otras funciones de respuesta para regular la estacionalidad de los flujos del ecosistema.

Files

hess-17-735-2013.pdf.pdf

Files (1.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c6152b79458812c4dd22526bfb0df6db
1.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نمذجة درجة حرارة التربة والرطوبة والموسمية المقابلة لعملية التمثيل الضوئي والنتح في نظام بيئي من شجرة التنوب الشمالية
Translated title (French)
Modélisation de la température et de l'humidité du sol et de la saisonnalité correspondante de la photosynthèse et de la transpiration dans un écosystème d'épinette boréale
Translated title (Spanish)
Modelado de la temperatura y la humedad del suelo y la estacionalidad correspondiente de la fotosíntesis y la transpiración en un ecosistema de abeto boreal

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4252738816
DOI
10.5194/hessd-9-6419-2012

Is supplement to
https://openalex.org/W969792968 (Other)
https://openalex.org/W4246041880 (Other)
https://openalex.org/W4236614582 (Other)
https://openalex.org/W278163439 (Other)
https://openalex.org/W2590632708 (Other)
https://openalex.org/W2395492820 (Other)
https://openalex.org/W2394475533 (Other)
https://openalex.org/W2104512324 (Other)
https://openalex.org/W2072950834 (Other)
https://openalex.org/W11644078 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1970994279
  • https://openalex.org/W1977351965
  • https://openalex.org/W1977887258
  • https://openalex.org/W1995300967
  • https://openalex.org/W2020245462
  • https://openalex.org/W2020999354
  • https://openalex.org/W2043800463
  • https://openalex.org/W2046347475
  • https://openalex.org/W2053143553
  • https://openalex.org/W2081346522
  • https://openalex.org/W2081947583
  • https://openalex.org/W2087304024
  • https://openalex.org/W2111645678
  • https://openalex.org/W2145581003
  • https://openalex.org/W2152369329
  • https://openalex.org/W2163494252