최근 수십 년 동안 세계 기후에 대한 우리의 영향에 대한 인간의 이해에는 큰 진전이있었습니다. 과학자들이 그러한 노력으로 나아갈 때, 지상 생물권과 위의 대기 사이의 상호 작용에 대한 세부 사항에 대한 우리의 지식을 개선해야했습니다.
.대부분의 스케일의 기후 모델은 순 생태계 교환 (NEE)으로 알려진 생태계에 의해 생산되거나 흡수되는 이산화탄소의 양을 해결해야합니다. 간단한 매개 변수 인 것처럼 보이지만 측정하기는 쉽지 않습니다. 결국, 과학자들은 모든 잎, 잔디의 모든 날, 표토의 모든 평방 인치 또는 그 지역의 동물의 모든 콧 구멍에 센서를 넣을 수 없습니다. 1950 년대 이래로 과학자들은 대신 NEE에 기여하는 프로세스를 측정, 추정 또는 모델링하기 위해 다양한 방법을 사용하여 자연의 야생의 직접 관찰에서 이론적 모델에 이르기까지 영역을 실행하여 창문이없는 멸균 실험실에서 컴퓨터에서 꿈을 꾸었습니다.
.와류 공분산 기술로 알려진 이러한 방법 중 하나는 대기의 난기류로 인한 에너지와 물질의 움직임 (특히 이산화탄소 포함)을 측정합니다. 난류 플럭스는 일반적으로 24 시간 동안 총 플럭스의 지배적 인 기여자이기 때문에 에디 공분산은 엄청나게 유용한 것으로 입증되었습니다. 그러나이 방법은 완벽하지 않습니다.
이 백서에 중점을 둔 문제는 대부분의 와상 공분산 측정이 한 타워의 한쪽 고도에서, 부지의 식물 위로 높은 한 타워에서 수집되며, 수평 거리뿐만 아니라 고도에 따라 종종 변화하는 국부 대기 흐름의 복잡한 세부 사항을 불완전하게 포착한다는 것입니다. 매 순간에 통과하는 날씨 시스템에 의해 가져 오는 시놉 틱 흐름은 에너지 공분산 타워에 의해 잘 측정되는 에너지와 물질의 움직임을 유발하지만, 이러한 바람은 아래 지형 및 식물과 상호 작용합니다. 산과 오래된 숲은 공기 흐름, 니 및 에너지 플럭스에 큰 영향을 미치지 만 부드러운 경사면과 밀 필드조차도 하늘이 땅과 상호 작용하는 방식을 바꿀 것입니다.
우리는 이탈리아 알프스의 특정 산 숲 위의 공기 흐름을 여러 개의 탑 (잘 알려진 AdVex 캠페인의 Renon 사이트)에서 와전 공분산 측정을 가졌습니다. 우리의 목표는 한 타워를 통과하는 관찰 된 흐름을 사용하여 경사의 모든 흐름을 예측 한 다음 그 예측을 다른 4 개의 타워의 측정과 비교하는 것이 었습니다. 소규모 효과로 크게 영향을받는 대규모 모션을 모델링하기 위해 레이놀즈 평균 Navier-Stokes (RANS) 난기류 모델을 사용했습니다. 이 방법은 최근 과거에 복잡한 지형 (예 :경사, 산림지)과 상호 작용하는 다양한 날씨 패턴으로 인한 흐름을 성공적으로 재현했습니다.
.우리는 광범위한 사전 연구를 거친 사이트를 기반으로 연구를 기반으로했기 때문에 RANS 모델에 필요한 많은 경험적 매개 변수를 손가락 끝에있는 사치를 즐겼습니다. 철저하게 연구 된 경사 숲, 수많은 이전 연구에 의해 개선 된 성숙한 모델, 그리고 여전히 운영되는 여러 에디 공분산 타워는 여러 가지 시놉 틱 조건 하에서 복잡한 지형의 공기 흐름을 수치 적으로 검사 할 수있는 훌륭한 기회를 제공했습니다.
.모델은 시놉 틱 바람과 지형 사이의 상호 작용에 대한 많은 세부 사항을 해결할 수 있었기 때문에 (다른 방향으로 시놉 틱 흐름에도 불구하고, 시놉 틱 흐름에도 불구하고 산 아래에 미끄러짐) 카타보다 냉각 배수 흐름 (냉각 배수, 냉장수의 밀도가 높음)을 포함하여 지형의 상호 작용에 대한 많은 세부 사항을 해결할 수 있었기 때문에, 재순환 기포는 지배적 인 날씨 패턴과 반대되는 흐름을 되돌려 놓고 동시에 유동을 향상시키고 시간을 향상 시켰으며, 동시에 유동성이 향상되고 시간이 지남에 따라 유동이되었다. 물질 (그림 1 참조).
우리의 모델은 깊은 캐노피의 상호 작용을 매우 잘 예측할 수있었습니다. 그러나 경사 숲과 상호 작용하는 시놉 틱 날씨로 인한 복잡한 흐름 패턴에 대한 과학적 이해는 여전히 완벽하지 않습니다. 우리가 사용한 모델은 중간 및 하부 캐노피에서 볼 수있는 열 지수 흐름의 지배적 인 요인 인 국소 경사 및 식생의 세부 사항에 중점을 두 었으므로 프로젝트 사이트 의이 부분에서 우리의 결과가 고무적이었습니다. 그러나 상부 캐노피는 시놉 틱 흐름과 알프스의 대규모 영향에 의해 가장 큰 영향을 받았으며, 이는 우리 모델에서 매우 제한된 처리를 받았으므로 타워 측정과 모델 예측 사이의 불일치가 더 자주 발생했습니다.
.온도 프로파일 중 일부에서 개선의 또 다른 기회가 발견되었으며, 여기서 모델은 다른 타워 근처의 관찰 된 열 조건과 일치하지 못했습니다. 우리는 프로젝트 현장의 캐노피 내에서 에너지 흐름이 식생에 대한 물 스트레스에 매우 민감하다는 사실에 놀랐습니다. 우리 모델은 전혀 설명하지 않았습니다.
.우리의 모델은 강한 경사가있는 숲에서 국부 열상법 기울기 흐름과 대규모 시놉 틱 흐름 사이의 상호 작용에 대한 고급 이해를 발전시킵니다. 추가 개선은 결합 된 기상 및 RANS 모델과 같은 다운 스케일링 기술에 초점을 맞추어 모델에서 누락 된 대규모 강제력을 예측해야합니다. 또한, 더 큰 산림에서 에너지 플럭스와 상호 작물로 인한 잠재 열유속 변화의 일부 처리는 모델 결과를 향상시킬 것입니다.
이러한 결과는 최근에 열광적 인 기울기 흐름과 시놉 틱 흐름 사이의 상호 작용에 대한 수치 연구라는 제목의 기사에 설명되어 있으며, 최근 저널 농업 및 산림 기상학 에 발표되었습니다. . 이 프로젝트는 뉴욕시 대학교 (CUNY) Queens College와 대학원 센터, Bolzano의 자율성 지방의 산림 서비스 및 Eric Kutter (Cuny Queens College 및 졸업생 센터)의 Leonardo Montagnani의 Xiyan Xu와 Chuixiang Yi에 의해 완료되었습니다.
