Field Experiments & Instrumentation / Workshops                    --- Making Things Happen ---     


Zotino (Russland)

''Westlich des Jenissei

(FAT EDDY ARMS)

Standort

Westsibirisches Tiefland- Helle Taiga

Zotino Wald

Latitude 60.75
Longitude 89.39
Elevation 160 m a.s.l.

Zotino Moor

Latitude 60.77
Longitude 89.41
Elevation 160 m a.s.l.

Östlich des Jenissei

Standort

Mittelsibirisches Bergland - dunkleTaiga

Jenissei, Ost - Fichte

Latitude 61.03
Longitude 89.77

Jenissei, Ost - Gemischt

Latitude 61.07
Longitude 89.79

Jenissei, Ost - Birke

Latitude 61.03
Longitude 89.82

Überblick

  • Eddy Kovarianz (EC)
  • Meteorologie
  • Östlich des Jenissei - Kampagne 2000
  • Westlich des Jenissei - Kampagne 2003

Projekte

Beschreibung & Geschichte

Die Untersuchungsstandorte befanden sich ca. 30 km Inland nach Westen und 15 km nach Osten vom Jenissei-Fluss, die nächstgelegenen Ortschaften waren die Dörfer Zotino und Vorogovo.

Östlich des Jenissei
Diese Messungen fanden von April 2000 bis September 2000 statt.

Ungefähr 20 km von Zotino entfernt auf der Ostseite des Flusses Jenissei waren 3 Eddy Türme in unterschiedlichen Habitaten aufgebaut. Einer in einem Birkenwald, einer in einem Mischwald und einer in einem Stangenwald, aus hauptsächlich schlanken Fichten.

Die Birkenbestände wachsen auf sandigen Schluffen, die das Gebiet östlich des Flusses dominieren, dort beginnt der anfängliche Anstieg des Mittel-Sibirischen Berglands, welches bis 1100 m Höhe erreicht. Die Birke ist eine frühe Sukzessionsspezies der dunklen Taiga. Die maximale Blattfläche dieses Monokulturwaldes betrug 2.6 im späten August.

Der anfängliche Anstieg über dem Ausgangsniveau Westsibirische Tiefebene beträgt ca. 200–300 m. Die Böden sind aus verwittertem granit-, quarz- und kalkhaltigem Grundgestein aus dem Paläozoikum und Kambrium entstanden.

Die Region nahe dem Jennisei Flusses ist durch ein flaches Plateau, welches von Bächen und Flüssen durchzogen ist, geprägt. Steile Uferbänke sind manchmal wie in die Landschaft eingeschnitten.

Das Klima zeigt eine deutlichen Gradienten von Westen nach Osten, wobei die westwärts gewandte Seite Regen von 600 bis 700 mm Niederschlag bekommt, der nach Osten bergauf hin abnimmt. Die Wintertemperaturen ähneln denen auf der Westseite des Jenissei, die Sommertemperaturen jedoch sind niedriger.

Die höhere Niederschlagsmenge und der höhere Kationenanteil des Bodens auf der westlichen Böschung führen zu einem dichten Dunkle-Taiga-Wald, welcher dominiert wird von Birken und Pappeln, die nach seltenen Feuerereignissen dort wachsen. Diese werden dann von Fichten und Tannen überwachsen und dominieren die Vegetation auch bei Störungen durch Insekten oder Wind.

Lokale wassergesättigte Bereiche und Gebiete ohne Langzeitstörungen werden von Pinus sibirica- Zirbelkieferwäldern dominiert. Obwohl die Täler organische Böden aufweisen, gibt es keine ausgedehnteren Torfmoore (Schulze et al., 2002).

Flussmessungen wurden in einem Birkenwald, einem borealen Mischwald, welcher sich im Übergang zu einem monotypischen Nadelwald befand und in einem von Fichte dominierten Bestand vorgenommen (Röser et al., 2002).


Westlich des Jenissei
Ein permanent Flüsse messender Turm wurde in einem ursprünglichen 220 Jahre alten Kiefernwald, der zuletzt vor über 90 Jahren gebrannt hatte, aufgebaut. Der Wald befindet sich an der ostausgerichteten Böschung der Bucht (Boden pH 4.3–5.1, 0.8 tN ha−1, 34.3 tC ha−1 in der organischen Schicht, plus Mineralboden bis zu 1 m Tiefe).

Zusätzliche Flussmessungen wurden in einem Aapa-Moor ausgeführt (1998–2000, Arneth et al., 2001). Weitere Kurzzeitmessungen fanden in den verschiedenen Untersuchungsphasen nach den ersten Erfassungen statt (Valentini et al., 2000; Rebmann et al., 2001).

Die Region hat ein kaltes kontinentales Klima mit einer jährlichen Durchschnittstemperatur unter minus 1°C und geringem Niederschlag von knapp unter 600 mm (Kurbatova et al., 2002), etwas höher entlang der Hügel, die von dunkler Taiga bedeckt sind.

Es gibt eine ausgeprägte Saisonalität der Lufttemperaturen, welche im Mittel im wärmsten Monat Juli 20°C erreichen, wobei Tagesmaxima von 30°C erreicht werden. Der schneebedeckte Zeitraum dauert ungefähr sieben Monate, typischerweise von Mitte bis Spät-September bis zur Schneeschmelze Mitte April oder im frühen Mai.

Der 200 jährige Kiefernwald und das Moor befinden sich in unmittelbarer Nähe zueinander. Der monospezifische Kiefernwald repräsentiert die typische Vegetation, die nach Bränden auf den sandigen Böden westlich des Jenisseis aufwächst. Er hat einen LAI-Wert von 1.5, mit einer Bodendecke die beherrscht wird von verschiedenen Arten von Flechten. Diese verstreuten sumpfigen Gebiete mit Waldkieferständen sind die typische Landschaft des Mittelsibirisches Berglandes zwischen den Flüssen des Ob und Jenissei.

Variablen & Instrumente

(Exemplarisches Setup, exakte Tabelle siehe - Röser et al. 2002 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1034/j.1600-0889.2002.01351.x/full)

Flüsse

  • Eddy Kovarianz - CO2, water vapor, momentum, heat (Gill R3, LI6262-3)
  • CO2 Messungen - CO2-Transmitter (GMT222)

Meteorologie

  • Windgeschwindigkeit - Schalenanemometer A100R, Vector Instruments
  • Windrichtung - Windfahne W200P, Vector Instruments
  • Luftdruck - Druckgeber PTB101B, Vaisala
  • Lufttemperatur und Luftfeuchte - Temperatur-Feuchte-Sensor HMP45D, Vaisala
  • Niederschlag - beheizter Kippschaufel-Niederschlagsmesser, Young
  • Netto-Strahlungsbilanz - Pyradiometer LXG055, Dr Lange
  • Photosynthetisch aktive Strahlung - photosynthetic photon flux density sensor LI-190SA, LiCor Inc.
  • Gesamte Globalstrahlung und/oder Albedo - Pyranometer CM 14, Kipp and Zonen

Bodenverhältnisse

  • Bodentemperatur - Bodentemperatursensors PT100, Selbstbau
  • Bodenfeuchte – Theta - Bodenfeuchte-Sonde ML-2x, Delta-T
  • Bodenwärmestrom - Bodenwärmestromplatten HP3/CN3, Rimco or Heat flux plates REBS, REBS Inc.

Datenerfassung

  • Meteorologische Daten - Datenlogger Dl 3000, Delta-T
  • Flussdaten - Laptop
  • Profile - Datenlogger CR23X and CR10X, Campbell Scientific

Publikationen

Arneth, A., Kurbatova, J., Kolle, O., Shibistova, O. B., Lloyd, J., Vygodskaya, N. N., Schulze, E.-D. (2002). Comparative ecosystem-atmosphere exchange of energy and mass in a European Russian and a central Siberian bog II. Interseasonal and interannual variability of CO2 fluxes. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 514-530.

Arneth, A., Veenendaal, E. M., Best, C., Timmermans, W., Kolle, O., Montagnani, L., Shibistova, O. (2006). Water use strategies and ecosystem-atmosphere exchange of CO2 in two highly seasonal environments. Biogeosciences, 3(4), 421-437.

Arneth, A., Lloyd, J., Shibistova, O., Sogachev, A., Kolle, O. (2006). Spring in the boreal environment: observations on pre- and post-melt energy and CO2 fluxes in two central Siberian ecosystems. Boreal Environment Research, 11(4), 311-328.

Lloyd, J., Shibistova, O., Zolotoukhine, D., Kolle, O., Arneth, A., Wirth, C., Styles, J. M., Tchebakova, N. M., Schulze, E.-D. (2002). Seasonal and annual variations in the photosynthetic productivity and carbon balance of a central Siberian pine forest. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 590-610.

Lloyd, J., Francey, R. J., Mollicone, D., Raupach, M. R., Sogachev, A., Arneth, A., Byers, J. N., Kelliher, F. M., Rebmann, C., Valentini, R., Wong, S.-C., Bauer, G., Schulze, E.-D. (2001). Vertical profiles, boundary layer budgets, and regional flux estimates for CO2 and its 13C/12C ratio and for water vapor above a forest/bog mosaic in central Siberia. Global Biogeochemical Cycles, 15(2), 267-284. doi:10.1029/1999GB001211

Lloyd, J., Kolle, O., Shibistova, O., Tchebakova, N., Zolutukin, D., Arneth, A., Schulze, E.-D. (2001). The carbon balance of a Siberian forest. In G. Inoue (Ed.), Proceedings of the International Workshop for advanced flux network and flux evaluation (pp. 39-45). Sapporo: Hokkaido University, Center for global environmental research.

Röser, C., Montagnani, L., Schulze, E.-D., Mollicone, D., Kolle, O., Meroni, M., Papale, D., Marchesini, L. B., Federici, S., Valentini, R. (2002). Net CO2 exchange rates in three different successional stages of the "Dark Taiga" of central Siberia. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 642-654.

Schulze, E.-D., Lloyd, J., Kelliher, F. M., Wirth, C., Rebmann, C., Lühker, B., Mund, M., Knohl, A., Milyukova, I. M., Schulze, W., Ziegler, W., Varlagin, A. B., Sogachev, A. F., Valentini, R., Dore, S., Grigoriev, S., Kolle, O., Panfyorov, M. I., Tchebakova, N., Vygodskaya, N. N. (1999). Productivity of forests in the Eurosiberian boreal region and their potential to act as a carbon sink - a synthesis. Global Change Biology, 5(6), 703-722.

Schulze, E.-D., Vygodskaya, N. N., Tchebakova, N. M., Czimczik, C. I., Kozlov, D. N., Lloyd, J., Mollicone, D., Parfenova, E., Sidorov, K. N., Varlagin, A. V., Wirth, C. (2002). The Eurosiberian Transect: an introduction to the experimental region. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 421-428.

Shibistova, O. B., Lloyd, J., Kolle, O., Arneth, A., Chebakova, N. M., Zolotukhin, D. A., Zrazhevskaya, G. K., Schulze, E.-D. (2002). Estimation of CO2 accumulation by a scots pine stand using eddy-covariance technique. Doklady Akademii Nauk 383(3), 425-429.

Shibistova, O., Lloyd, J., Evgrafova, S., Savushkina, N., Zrazhevskaya, G., Arneth, A., Knohl, A., Kolle, O., Schulze, E.-D. (2002). Seasonal and spatial variability in soil CO2 efflux rates for a central Siberian Pinus sylvestris forest. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 552-567.

Shibistova, O., Lloyd, J., Kolle, O., Arneth, A., Tchebakova, N., Zolothukhin, D., Zrazhevskaya, G., Schulze, E.-D. (2002). Eddy covariance assessment of CO2 accumulation in mature pine forest (in russian). Doklady Akademii Nauk, 383(3), 425-429.

Shibistova, O., Lloyd, J., Zrazhevskaya, G., Arneth, A., Kolle, O., Knohl, A., Astrakhantceva, N., Shijneva, I., Schmerler, J. (2002). Annual ecosystem respiration budget for a Pinus sylvestris stand in central Siberia. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 568-589.

Siqueira, M., Leuning, R., Kolle, O., Kelliher, F. M., Katul, G. G. (2003). Modelling sources and sinks of CO2, H2O and heat within a Siberian pine forest using three inverse methods. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 129(590), 1373-1393.

Styles, J. M., Raupach, M. R., Farquhar, G. D., Kolle, O., Lawton, K. A., Brand, W. A., Werner, R. A., Jordan, A., Schulze, E.-D., Shibistova, O., Lloyd, J. (2002). Soil and canopy CO2, ¹³ CO2, H2O and sensible heat flux partitions in a forest canopy inferred from concentration measurements. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 655-676.

Styles, J. M., Lloyd, J., Zolotoukhine, D., Lawton, K. A., Tchebakova, N., Francey, R. J., Arneth, A., Salamakho, D., Kolle, O., Schulze, E.-D. (2002). Estimates of regional surface carbon dioxide exchange and carbon and oxygen isotope discrimination during photosynthesis from concentration profiles in the atmospheric boundary layer. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 768-783.

Tchebakova, N. M., Kolle, O., Zolotoukhin, D. A., Lloyd, J., Arneth, A., Parfenova, E. I., Schulze, E.-D. (2002). Annual and seasonal dynamics of energy- and mass exchange in pine forest of middle taiga. In F. I. Pleshikov (Ed.), Forest ecosystems of the Yenisey Meridian (pp. 252-264). Novosibirsk: Publishing House of SB RAS.

Tchebakova, N. M., Kolle, O., Zolotoukhine, D., Arneth, A., Styles, J. M., Vygodskaya, N. N., Schulze, E.-D., Shibistova, O., Lloyd, J. (2002). Inter-annual and seasonal variations of energy and water vapour fluxes above a Pinus sylvestris forest in the Siberian middle taiga. Tellus, Series B - Chemical and Physical Meteorology, 54(5), 537-551.

Valentini, R., Dore, S., Marchi, G., Mollicone, D., Panfyorov, M., Rebmann, C., Kolle, O., Schulze, E.-D. (2000). Carbon and water exchanges of two contrasting central Siberia landscape types: regenerating forest and bog. Functional Ecology, 14(1), 87-96.

Wirth, C., Schulze, E.-D., Schulze, W., Von Stünzner-Karbe, D., Ziegler, W., Miljukova, I. M., Sogachev, A., Varlagin, A. B., Panvyorov, M., Grigoriev, S., Kusnetzova, W., Siry, M., Hardes, G., Zimmermann, R., Vygodskaya, N. N. (1999). Above-ground biomass and structure of pristine Siberian Scots pine forests as controlled by competition and fire. Oecologia, 121(1), 66-80.

Schulze, E.-D., Lloyd, J., Kelliher, F. M., Wirth, C., Rebmann, C., Lühker, B., Mund, M., Knohl, A., Milyukova, I. M., Schulze, W., Ziegler, W., Varlagin, A. B., Sogachev, A. F., Valentini, R., Dore, S., Grigoriev, S., Kolle, O., Panfyorov, M. I., Tchebakova, N., Vygodskaya, N. N. (1999). Productivity of forests in the Eurosiberian boreal region and their potential to act as a carbon sink - a synthesis. Global Change Biology, 5(6), 703-722

Kelliher, F. M., Lloyd, J., Arneth, A., Byers, J. N., Mcseveny, T. M., Milukova, I., Grigoriev, S., Panfyorov, M., Sogachev, A., Varlargin, A., Ziegler, W., Bauer, G., Schulze, E.-D. (1998). Evaporation from a central Siberian pine forest. Journal of Hydrology, 205(3-4), 279-296