Vplyv skleníkových plynov na životné prostredie

4.3. Polo uzatvorené systémy - Eddy kovariančná technika

Prostredníctvom tejto metódy možno sledovať uhlíkovú bilanciu na úrovni ekosystému, merať jeho produktivitu, analyzovať efekt riadiacich premenných a slúži tiež pre pochopenie globálnych tokov oxidu uhličitého (CO₂), ktorý je hlavný skleníkový plyn uvoľňovaný ľuďmi. Eddy kovariančná metóda zaznamenáva bilanciu uhlíka porovnávaním cyklov fotosyntézy a respirácie. Sleduje výmenu CO₂ medzi zemským povrchom a atmosférou. Zaznamenávaný je turbulentný transport CO₂ prostredníctvom vzdušných vírov, ktoré sú vytvorené drsnosťou porastu a poháňané slnkom. Vzduch chudobný na CO₂ je transportovaný nahor, vzduch bohatý na CO₂ je transportovaný nadol (Obr. 1). Záporný tok CO₂ zodpovedá príjmu CO₂ ekosystémom.

Najdôležitejšími vlastnosťami Eddy kovariančnej metódy je:

1. umožnenie merania toku energie a látok;
2. jedná sa o najpriamejšiu a najpresnejšiu dostupnú metódu;
3. merania (výstupy) poskytuje na úrovni ekosystému;
4. pozorovania sú dlhodobé (roky), kde merania sú na vysokých frekvenciách (10 – 20 Hz) zaznamenávaných desaťkrát za sekundu (prípadne dvadsaťkrát za sekundu), pričom sú následne vyhodnotené v polhodinovom kroku.

Pomocou tejto metódy, resp. meraním toku CO₂, je možné zistiť čistú ekosystémovú výmenu (NEE), t.j. kde biotický tok CO₂ reprezentuje čistú ekosystémovú výmenu. Zohľadňuje aj tok CO₂, ktorý sa hromadí pod korunami stromov („storage“). Pri vyhodnocovaní meraní je potrebné prípadné odstránenie dát nameraných za podmienok s nízkou intenzitou turbulencie. Takéto podmienky vznikajú počas nočných meraní, ktoré sú najviac problematické, čo spôsobuje medzeru v dátach. Namerané údaje teda pokrývajú asi 65 %, ale ročná suma NEE vyžaduje kontinuálnu časovú radu NEE. Údaje sa teda následne dopĺňajú empirickými technikami a parametrizujú pomocou jednoduchých modelov. Empirický prístup predpokladá, že toky CO₂ sú rovnaké za rovnakých podmienok počasia (intenzita svetla, teplota…). Údaje sa doplnia na základe vyhľadávacej tabuľky s priemernými tokmi CO₂ pre vybraný rozsah podmienok a spomínanými modelmi. Kontinuálna časová rada NEE sa porovnáva s rôznymi lokalitami, rokmi a vyhodnocuje sa produktivita rôznych ekosystémov. Existuje a neustále sa buduje celosvetová sieť Eddy kovariančných staníc prispievajúcich k pochopeniu kolobehu uhlíka na pevnine. Údaje z týchto staníc sú voľne prístupné v databáze Fluxnet. Astrofyzici majú Hubblov teleskop, jadrový fyzici majú CERN, biochemici majú Fluxnet (Valentini et al., 2000).

Obr. 1 Princíp merania Eddy kovariančnej metódy; c1 a c2: tok uhlíka, w1 a w2: rýchlosť prúdenia vzduchu (Burba, Anderson, 2010)