• Energy Research

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.

AbstractAtmospheric models used for weather prediction and future climate projections rely on land models to calculate surface boundary conditions. Observations of near‐surface states and fluxes made at flux measurement sites provide valuable data with which to assess the quality of simulated lower boundary conditions. A previous assessment of the Community Land Model version 4.5 using data from the Niwot Ridge Subalpine Forest AmeriFlux tower showed that simulated latent heat fluxes could be improved by adjusting a parameter describing the maximum leaf wetted area, but biases in midday sensible heat flux and nighttime momentum flux were generally not reduced by model parameter perturbations. These biases are related to the model's lack of heat storage in vegetation biomass. A biomass heat capacity is parameterized in Community Land Model version 5 with measurable quantities such as canopy height, diameter at breast height, and tree number density. After implementing a parameterization describing the heat transfer between the forest biomass and the canopy air space, the biases in the mean midday sensible heat and mean nighttime momentum fluxes at Niwot Ridge are reduced from 47 to 13 W/m2 and from 0.12 to −0.03 m/s, respectively. The bias in the mean nighttime canopy air temperature was reduced from −5.9 to 0.4 °C. Additional simulations at other flux tower sites demonstrate a consistent reduction in midday sensible heat flux, a lower ratio of the sum of sensible and latent heat flux to net radiation, and an increase in nighttime canopy temperatures.

AbstractThe FLUXNET2015 dataset provides ecosystem-scale data on CO2, water, and energy exchange between the biosphere and the atmosphere, and other meteorological and biological measurements, from 212 sites around the globe (over 1500 site-years, up to and including year 2014). These sites, independently managed and operated, voluntarily contributed their data to create global datasets. Data were quality controlled and processed using uniform methods, to improve consistency and intercomparability across sites. The dataset is already being used in a number of applications, including ecophysiology studies, remote sensing studies, and development of ecosystem and Earth system models. FLUXNET2015 includes derived-data products, such as gap-filled time series, ecosystem respiration and photosynthetic uptake estimates, estimation of uncertainties, and metadata about the measurements, presented for the first time in this paper. In addition, 206 of these sites are for the first time distributed under a Creative Commons (CC-BY 4.0) license. This paper details this enhanced dataset and the processing methods, now made available as open-source codes, making the dataset more accessible, transparent, and reproducible.