• Energy Research

La mesure continue de l'échange net de carbone biosphère-atmosphère a été effectuée dans l'ouest de la Hongrie sur un champ de prairies semi-naturelles gérées en utilisant la technique de covariance tourbillonnaire pour estimer l'échange net d'écosystèmes (NEE). L'article présente le site de mesure et l'instrumentation, ainsi que les méthodes de traitement des données appliquées. Les mesures ont couvert la période de mars 1999 à décembre 2000 au cours de laquelle, sur une échelle de temps annuelle, la région a agi comme un puits net de CO2, où NEE était de −54 g C m−2 en 1999 (les données de janvier et février ont été estimées) et −232 g C m−2 en 2000 (NEE négatif représente l'absorption de CO2 par la végétation). La différence interannuelle remarquable peut être le résultat de la différence climatique significative entre 1999 et 2000. La medición continua del intercambio neto de carbono biosfera-atmósfera se realizó en el oeste de Hungría sobre un campo de pastizales seminaturales gestionados utilizando la técnica de covarianza de remolinos para estimar el Intercambio Neto de Ecosistemas (NEE). El documento presenta el sitio de medición y la instrumentación, así como los métodos de procesamiento de datos aplicados. Las mediciones abarcaron el período de marzo de 1999 a diciembre de 2000 durante el cual, en una escala de tiempo anual, la región actuó como un sumidero neto de CO2, donde el NEE fue de -54 g C m−2 en 1999 (se estimaron los datos de enero y febrero) y -232 g C m−2 en 2000 (el NEE negativo representa la absorción de CO2 por la vegetación). La notable diferencia interanual puede ser el resultado de la significativa diferencia climática entre 1999 y 2000. Continuous measurement of net biosphere—atmosphere carbon exchange was performed in western Hungary over a managed semi-natural grassland field using the eddy covariance technique to estimate Net Ecosystem Exchange (NEE). The paper presents the measuring site and instrumentation, as well as the data processing methods applied. The measurements covered the period March 1999 to December 2000 during which, on an annual time scale, the region acted as a net CO2 sink, where NEE was −54 g C m−2 in 1999 (data for January and February were estimated) and −232 g C m−2 in 2000 (negative NEE represents CO2 uptake by the vegetation). The remarkable inter-annual difference may be the result of the significant climate difference between 1999 and 2000. تم إجراء قياس مستمر لصافي تبادل الكربون في الغلاف الحيوي والغلاف الجوي في غرب المجر عبر حقل مراعي شبه طبيعي مُدار باستخدام تقنية التباين الدوامي لتقدير صافي تبادل النظام الإيكولوجي (NEE). تعرض الورقة موقع القياس والأجهزة، بالإضافة إلى طرق معالجة البيانات المطبقة. غطت القياسات الفترة من مارس 1999 إلى ديسمبر 2000 والتي عملت خلالها المنطقة، على نطاق زمني سنوي، كمصارف صافية لثاني أكسيد الكربون، حيث كانت NEE -54 جم م−2 في عام 1999 (قدرت البيانات لشهري يناير وفبراير) و -232 جم م−2 في عام 2000 (تمثل NEE السالبة امتصاص ثاني أكسيد الكربون من قبل الغطاء النباتي). قد يكون الفرق الملحوظ بين السنوات نتيجة للاختلاف الكبير في المناخ بين عامي 1999 و 2000.

Este documento analiza un registro de la relación de mezcla de CO2 atmosférico de 15 años de duración medido en una estación de baja elevación de medio continente (Hegyhátsál, Hungría) para revelar el efecto de la variabilidad climática regional. Si bien la tendencia a largo plazo y la fluctuación temporal de la tasa de crecimiento de la relación de mezcla de CO2 siguen las tendencias globales en gran medida, las variaciones a corto plazo muestran características especiales. Presentamos el ciclo estacional distorsionado causado por la estacionalidad en la mezcla vertical atmosférica y el cambio tendencioso en su forma, que puede atribuirse al calentamiento gradual y a la consiguiente prolongación de la temporada de crecimiento. La disminución de la amplitud diurna de verano y la disminución de la amplitud estacional en la relación de mezcla, además de la tasa de crecimiento de la relación de mezcla de CO2 de verano superior a la media en el primer período de las mediciones (1994–2003) con el aumento general de la temperatura y la disminución de la precipitación se explican como consecuencia de la reducción de la actividad de la biosfera en el área de influencia de la estación y la reducción de la biomasa en condiciones ambientales cada vez más desfavorables. La explicación está respaldada por las mediciones de intercambio de CO2 entre la superficie de la torre alta y la atmósfera y por las estadísticas de rendimiento de los cultivos de la región predominantemente agrícola alrededor de la estación. Cet article analyse un rapport de mélange de CO2 atmosphérique de 15 ans mesuré à une station de moyenne-continentale de faible altitude (Hegyhátsál, Hongrie) pour révéler l'effet de la variabilité climatique régionale. Alors que la tendance à long terme et la fluctuation temporelle du taux de croissance du ratio de mélange de CO2 suivent les tendances mondiales dans une large mesure, les variations à court terme présentent des caractéristiques particulières. Nous présentons le cycle saisonnier déformé causé par la saisonnalité du mélange vertical atmosphérique et le changement tendancieux de sa forme, qui peut être attribué au réchauffement progressif et à la prolongation de la saison de croissance qui en résulte. La diminution de l'amplitude diurne estivale et la diminution de l'amplitude saisonnière dans le rapport de mélange, en outre le taux de croissance du rapport de mélange du CO2 estival supérieur à la moyenne dans la première période des mesures (1994–2003) avec une augmentation générale de la température et une diminution des précipitations sont expliqués comme la conséquence de la réduction de l'activité de la biosphère dans la zone d'influence de la station et celle de la réduction de la biomasse dans des conditions environnementales de plus en plus défavorables. L'explication est étayée par les mesures d'échange de CO2 surface-atmosphère de la tour haute colocalisée et par les statistiques de rendement des cultures de la région à prédominance agricole autour de la station. This paper analyses a 15-year long atmospheric CO2 mixing ratio record measured at a mid-continental, low-elevation station (Hegyhátsál, Hungary) to reveal the effect of regional climate variability. While the long-term trend and the temporal fluctuation of the growth rate of CO2 mixing ratio followthe global tendencies to a large extent, the shorter-term variations show special features. We present the distorted seasonal cycle caused by the seasonality in the atmospheric vertical mixing and the tendentious change in its shape, which can be attributed to the gradual warming and to the resulted prolongation of the growing season. The decreasing summer diurnal amplitude and the decreasing seasonal amplitude in the mixing ratio, furthermore the higher than average summer CO2 mixing ratio growth rate in the first period of the measurements (1994–2003) with generally rising temperature and decreasing precipitation are explained as the consequence of the reduced activity of the biosphere in the influence area of the station and that of the reduced biomass under environmental conditions getting increasingly unfavourable. The explanation is supported by the colocated tall tower surface–atmosphere CO2 exchange measurements and by the crop yield statistics of the dominantly agricultural region around the station. تحلل هذه الورقة سجل نسبة خلط ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لمدة 15 عامًا تم قياسه في محطة قارية متوسطة الارتفاع (هيغيهاتسال، هنغاريا) للكشف عن تأثير تقلب المناخ الإقليمي. في حين أن الاتجاه طويل الأجل والتقلب الزمني لمعدل نمو نسبة خلط ثاني أكسيد الكربون يتبعان الاتجاهات العالمية إلى حد كبير، فإن الاختلافات قصيرة الأجل تظهر سمات خاصة. نعرض الدورة الموسمية المشوهة الناجمة عن الموسمية في الخلط العمودي الجوي والتغير المغرض في شكله، والذي يمكن أن يعزى إلى الاحترار التدريجي وما نتج عنه من إطالة موسم النمو. يتم تفسير السعة النهارية الصيفية المتناقصة والسعة الموسمية المتناقصة في نسبة الخلط، علاوة على معدل نمو نسبة خلط ثاني أكسيد الكربون الصيفي الأعلى من المتوسط في الفترة الأولى من القياسات (1994–2003) مع ارتفاع درجة الحرارة بشكل عام وانخفاض هطول الأمطار كنتيجة لانخفاض نشاط المحيط الحيوي في منطقة تأثير المحطة وانخفاض الكتلة الحيوية في ظل الظروف البيئية التي تصبح غير مواتية بشكل متزايد. ويدعم هذا التفسير قياسات تبادل ثاني أكسيد الكربون بين سطح البرج الطويل والغلاف الجوي وإحصاءات غلة المحاصيل في المنطقة الزراعية السائدة حول المحطة.

Comprendre les relations entre le climat et l'échange de carbone par les écosystèmes terrestres est essentiel pour prédire les niveaux futurs de dioxyde de carbone atmosphérique en raison des effets d'accélération potentiels des rétroactions positives du cycle climat-carbone. Cependant, les relations directement observées entre le climat et l'échange de CO2 terrestre avec l'atmosphère à travers les biomes et les continents font défaut. Nous présentons ici des données décrivant les relations entre l'échange net de carbone par les écosystèmes (NEE) et les facteurs climatiques tels que mesurés à l'aide de la méthode de covariance de Foucault sur 125 sites uniques dans divers écosystèmes sur six continents avec un total de 559 années de site. Nous trouvons que le NEE observé aux sites de covariance tourbillonnaire est (1) une fonction forte de la température annuelle moyenne aux latitudes moyennes et élevées, (2) une fonction forte de la sécheresse aux latitudes moyennes et basses, et (3) une fonction à la fois de la température et de la sécheresse autour de la ceinture moyenne-latitudinale (45°N). La sensibilité du NEE à la température annuelle moyenne se décompose à ~ 16 °C (une valeur seuil de la température annuelle moyenne), au-delà de laquelle aucune augmentation supplémentaire de l'absorption de CO2 avec la température n'a été observée et la sécheresse influence les règles de dépassement de l'influence de la température. Comprender las relaciones entre el clima y el intercambio de carbono por parte de los ecosistemas terrestres es fundamental para predecir los niveles futuros de dióxido de carbono en la atmósfera debido a los posibles efectos aceleradores de las retroalimentaciones positivas del ciclo clima-carbono. Sin embargo, faltan relaciones directamente observadas entre el clima y el intercambio terrestre de CO2 con la atmósfera a través de biomas y continentes. Aquí presentamos datos que describen las relaciones entre el intercambio neto de carbono (NEE) del ecosistema y los factores climáticos medidos utilizando el método de covarianza de remolinos en 125 sitios únicos en varios ecosistemas de seis continentes con un total de 559 años-sitio. Encontramos que la NEE observada en los sitios de covarianza de remolinos es (1) una fuerte función de la temperatura media anual en latitudes medias y altas, (2) una fuerte función de sequedad en latitudes medias y bajas, y (3) una función tanto de la temperatura como de la sequedad alrededor del cinturón latitudinal medio (45°N). La sensibilidad de NEE a la temperatura media anual se rompe a ~ 16 °C (un valor umbral de la temperatura media anual), por encima del cual no se observó ningún aumento adicional de la absorción de CO2 con la temperatura y la influencia de la sequedad anula la influencia de la temperatura. Understanding the relationships between climate and carbon exchange by terrestrial ecosystems is critical to predict future levels of atmospheric carbon dioxide because of the potential accelerating effects of positive climate–carbon cycle feedbacks. However, directly observed relationships between climate and terrestrial CO2 exchange with the atmosphere across biomes and continents are lacking. Here we present data describing the relationships between net ecosystem exchange of carbon (NEE) and climate factors as measured using the eddy covariance method at 125 unique sites in various ecosystems over six continents with a total of 559 site-years. We find that NEE observed at eddy covariance sites is (1) a strong function of mean annual temperature at mid- and high-latitudes, (2) a strong function of dryness at mid- and low-latitudes, and (3) a function of both temperature and dryness around the mid-latitudinal belt (45°N). The sensitivity of NEE to mean annual temperature breaks down at ~ 16 °C (a threshold value of mean annual temperature), above which no further increase of CO2 uptake with temperature was observed and dryness influence overrules temperature influence. يعد فهم العلاقات بين المناخ وتبادل الكربون بواسطة النظم الإيكولوجية الأرضية أمرًا بالغ الأهمية للتنبؤ بالمستويات المستقبلية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بسبب التأثيرات المتسارعة المحتملة للتغذية المرتدة الإيجابية لدورة المناخ والكربون. ومع ذلك، لا توجد علاقات ملحوظة مباشرة بين المناخ والتبادل الأرضي لثاني أكسيد الكربون مع الغلاف الجوي عبر المناطق الحيوية والقارات. نقدم هنا بيانات تصف العلاقات بين صافي تبادل النظام البيئي للكربون (NEE) والعوامل المناخية كما تم قياسها باستخدام طريقة التباين الدوامي في 125 موقعًا فريدًا في أنظمة بيئية مختلفة عبر ست قارات بإجمالي 559 سنة موقع. نجد أن NEE التي لوحظت في مواقع التباين الدوامي هي (1) وظيفة قوية لمتوسط درجة الحرارة السنوية عند خطوط العرض المتوسطة والعالية، (2) وظيفة قوية للجفاف عند خطوط العرض المتوسطة والمنخفضة، و (3) وظيفة لكل من درجة الحرارة والجفاف حول حزام العرض المتوسط (45درجةشمالاً). تنهار حساسية NEE لمتوسط درجة الحرارة السنوية عند حوالي 16 درجة مئوية (قيمة عتبة لمتوسط درجة الحرارة السنوية)، والتي لم يلاحظ فوقها أي زيادة أخرى في امتصاص ثاني أكسيد الكربون مع درجة الحرارة ويتجاوز تأثير الجفاف تأثير درجة الحرارة.

Global climate change can have serious direct effects on animal health and production through heat stress. In Hungary, the number of heat stress days per year (YNHD), i.e., days when the temperature humidity index (THI) is above a specific comfort threshold, has increased in recent years based on observed meteorological data. Between 1973 and 2008, the countrywide average increase in YNHD was 4.1% per year. Climate scenarios based on regional climate models (RCM) were used to predict possible changes in YNHD for the near future (2021-2050) relative to the reference period (1961-1990). This comparison shows that, in Hungary, the 30-year mean of YNHD is expected to increase by between 1 and 27 days, depending on the RCM used. Half of the scenarios investigated in this study predicted that, in large parts of Hungary, YNHD will increase by at least 1 week. However, the increase observed in the past, and that predicted for the near future, is spatially heterogeneous, and areas that currently have large cattle populations are expected to be affected more severely than other regions.