Πηγή: https://www.licor.com/env/products/eddy_covariance/

H μέθοδος Eddy Covariance (EC) είναι μία μικρομετεωρολογική μέθοδος, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως για την μέτρηση των ανταλλαγών αερίων, ενέργειας και ορμής μεταξύ των οικοσυστημάτων και της ατμόσφαιρας. Tα επιστημονικά όργανα, τα οποία χρησιμοποιούνται για την εφαρμογή της μεθόδου είναι ένα υπερηχητικό (sonic) ανεμόμετρο και ένας αισθητήρας ο οποίος μετρά την συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα και των υδρατμών. Μέσω των συγκεκριμένων μετρήσεων στο εκάστοτε οικοσύστημα λαμβάνονται η ταχύτητα τριβής, οι κάθετες ροές των αερίων, η αισθητή και η λανθάνουσα ροή ενέργειας. 

Η μέτρηση της αισθητής ροής θερμότητας (Sensible Heat Flux) και της λανθάνουσας ροής θερμότητας (Latent Heat Flux) με την EC μέθοδο θεωρείται εξαιρετικά χρήσιμη για τα πεδία της κλιματικής αλλαγής, της βιολογίας των μεγάλων μεταβολών και της οικολογίας[2]. Οι συγκεκριμένες μετρήσεις χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατανόηση της λειτουργίας των οικοσυστημάτων, την επαλήθευση των οικοσυστημικών μοντέλων και την πρόβλεψη των οικοσυστημικών μεταβολών στις αλλαγές των κλιματικών συνθηκών. 

Όπως προαναφέρθηκε η μέθοδος EC χρησιμοποιείται και για τον καθορισμό της ανταλλαγής αερίων μεταξύ των οικοσυστημάτων και της ατμόσφαιρας. Οι ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις των τριών βασικών αερίων του θερμοκηπίου (διοξείδιο του άνθρακα – CO2, Οξείδιο του Αζώτου – N2O και μεθάνιο – CH4) αυξάνονται με ραγδαίους ρυθμούς τις τελευταίες δεκαετίες, λόγω ανθρώπινων δραστηριοτήτων, συμπεριλαμβανομένης και της παραδοσιακής γεωργίας[3]. Τα χερσαία αγρο-οικοσυστήματα διαδραματίζουν κομβικό ρόλο στην ανταλλαγή αερίων του θερμοκηπίου, ενέργειας και υδρατμών μεταξύ της επιφάνειας της γης και της ατμόσφαιράς, ενώ μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως πηγές, αλλά και αποδέκτες των συγκεκριμένων αερίων. Για τον καθορισμό των ροών των αερίων του θερμοκηπίου, χρησιμοποιούνται μικρομετεωρολογικές μέθοδοι και ειδικότερα η EC μέθοδος, η οποία επιτρέπει την συνεχή παρατήρηση των ροών σε μεγάλες επιφάνειες[4]. 

Η παραδοσιακή εφαρμογή της μεθόδου, όμως, παρουσιάζει διάφορα προβλήματα.  Έχει αποδειχθεί πως η συγκεκριμένη μέθοδος δεν μπορεί να ισοσκελίσει το ενεργειακό ισοζύγιο, μία διατύπωση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής, στην οποίο το άθροισμα της εκτιμώμενης λανθάνουσας και αισθητής ροής θερμότητας ισούται με τις ενεργειακές πηγές και απώλειες[5]. Επιπρόσθετα, υποεκτιμά τις νυχτερινές διεργασίες στην λειτουργία των οικοσυστημάτων[6].

1. Vegetation Production in Terrestrial Ecosystems. (2012). Advanced Remote Sensing, 501–531. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-385954-9.00016-2

2. Gu, L., Massman, W. J., Leuning, R., Pallardy, S. G., Meyers, T., Hanson, P. J., Riggs, J. S., Hosman, K. P., & Yang, B. (2012, January). The fundamental equation of eddy covariance and its application in flux measurements. Agricultural and Forest Meteorology, 152, 135–148. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2011.09.014

3. Maier, R., Hörtnagl, L., & Buchmann, N. (2022, November). Greenhouse gas fluxes (CO2, N2O and CH4) of pea and maize during two cropping seasons: Drivers, budgets, and emission factors for nitrous oxide. Science of the Total Environment, 849, 157541. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157541

4. A, K. (2017, August 24). Eddy Covariance Flux Tower: A Promising Technique for Greenhouse Gases Measurement. Advances in Plants & Agriculture Research, 7(4). https://doi.org/10.15406/apar.2017.07.00263

5. Wilson, K., Goldstein, A., Falge, E., Aubinet, M., Baldocchi, D., Berbigier, P., Bernhofer, C., Ceulemans, R., Dolman, H., Field, C., Grelle, A., Ibrom, A., Law, B., Kowalski, A., Meyers, T., Moncrieff, J., Monson, R., Oechel, W., Tenhunen, J., . . . Verma, S. (2002, December). Energy balance closure at FLUXNET sites. Agricultural and Forest Meteorology, 113(1–4), 223–243. https://doi.org/10.1016/s0168-1923(02)00109-0

 

6. Gu, L., Falge, E. M., Boden, T., Baldocchi, D. D., Black, T., Saleska, S. R., Suni, T., Verma, S. B., Vesala, T., Wofsy, S. C., & Xu, L. (2005, February). Objective threshold determination for nighttime eddy flux filtering. Agricultural and Forest Meteorology, 128(3–4), 179–197. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2004.11.006