a simple two-dimensional parameterisation for flux footprint prediction (ffp)

توصيف وسائطي بسيط ثنائي الأبعاد للتنبؤ ببصمة التدفق (FFP)

Clicks: 93
ID: 246773
2015
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #112 of 133 articles by views in international journal of quantum chemistry

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 133 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Flux footprint models are often used for interpretation of flux tower measurements, to estimate position and size of surface source areas, and the relative contribution of passive scalar sources to measured fluxes. Accurate knowledge of footprints is of crucial importance for any upscaling exercises from single site flux measurements to local or regional scale. Hence, footprint models are ultimately also of considerable importance for improved greenhouse gas budgeting. With increasing numbers of flux towers within large monitoring networks such as FluxNet, ICOS (Integrated Carbon Observation System), NEON (National Ecological Observatory Network), or AmeriFlux, and with increasing temporal range of observations from such towers (of the order of decades) and availability of airborne flux measurements, there has been an increasing demand for reliable footprint estimation. Even though several sophisticated footprint models have been developed in recent years, most are still not suitable for application to long time series, due to their high computational demands. Existing fast footprint models, on the other hand, are based on surface layer theory and hence are of restricted validity for real-case applications.

To remedy such shortcomings, we present the two-dimensional parameterisation for Flux Footprint Prediction (FFP), based on a novel scaling approach for the crosswind distribution of the flux footprint and on an improved version of the footprint parameterisation of Kljun et al. (2004b). Compared to the latter, FFP now provides not only the extent but also the width and shape of footprint estimates, and explicit consideration of the effects of the surface roughness length. The footprint parameterisation has been developed and evaluated using simulations of the backward Lagrangian stochastic particle dispersion model LPDM-B (Kljun et al., 2002). Like LPDM-B, the parameterisation is valid for a broad range of boundary layer conditions and measurement heights over the entire planetary boundary layer. Thus, it can provide footprint estimates for a wide range of real-case applications.

The new footprint parameterisation requires input that can be easily determined from, for example, flux tower measurements or airborne flux data. FFP can be applied to data of long-term monitoring programmes as well as be used for quick footprint estimates in the field, or for designing new sites.
تُستخدم نماذج بصمة التدفق (Flux footprint models) في كثير من الأحيان لتفسير قياسات أبراج التدفق، ولتقدير موضع مناطق المصادر السطحية وحجمها، فضلاً عن المساهمة النسبية لمصادر الكميات القياسية الخاملة في التدفقات المقاسة. وتكتسي المعرفة الدقيقة بالبصمات أهمية بالغة لأي عمليات ارتقاء بالمقياس من قياسات التدفق في موقع فردي إلى المقياس المحلي أو الإقليمي؛ ومن ثم، فإن نماذج البصمة تحظى في نهاية المطاف بأهمية بالغة لتحسين احتساب ميزانيات غازات الاحتباس الحراري. ومع تزايد أعداد أبراج التدفق ضمن شبكات الرصد الكبرى مثل FluxNet، وICOS (نظام رصد الكربون المتكامل)، وNEON (الشبكة الوطنية للمراصد البيئية)، أو AmeriFlux، ومع اتساع النطاق الزمني لعمليات الرصد الناتجة عن هذه الأبراج (والتي تصل إلى عقود) وتوافر قياسات التدفق المحمولة جواً، تزايد الطلب على تقدير موثوق لبصمة التدفق. وعلى الرغم من تطوير العديد من نماذج البصمة المتقدمة في السنوات الأخيرة، فإن معظمها لا يزال غير ملائم للتطبيق على السلاسل الزمنية الطويلة، نظراً لمتطلباتها الحسابية العالية. وفي المقابل، تستند نماذج البصمة السريعة الحالية إلى نظرية الطبقة السطحية، وبالتالي فإن صلاحيتها تظل محدودة في التطبيقات العملية الواقعية.

ولمعالجة أوجه القصور هذه، نقدّم التوصيف البارامتري ثنائي الأبعاد للتنبؤ ببصمة التدفق (FFP)، والمستند إلى نهج تحجيم جديد للتوزيع المتعامد مع اتجاه الرياح لبصمة التدفق، وإلى نسخة محسّنة من التوصيف البارامتري للبصمة الذي وضعه كليون وآخرون (Kljun et al., 2004b). وبالمقارنة مع النموذج الأخير، لا يقتصر نموذج FFP الآن على توفير مدى تقديرات البصمة فحسب، بل يحدد أيضاً عرضها وشكلها، مع مراعاة تأثيرات طول خشونة السطح بصورة صريحة. وقد جرى تطوير هذا التوصيف البارامتري للبصمة وتقييمه باستخدام محاكاة نموذج لاغرانج العشوائي التراجعي لتشتت الجسيمات LPDM-B (كليون وآخرون، 2002). وعلاوة على ذلك، وكما هو الحال في نموذج LPDM-B، فإن هذا التوصيف البارامتري صالح لنطاق واسع من ظروف الطبقة الحدودية وارتفاعات القياس عبر كامل الطبقة الحدودية الكوكبية؛ وبذلك، يمكنه تقديم تقديرات للبصمة لمجموعة واسعة من التطبيقات الواقعية.

يتطلب التوصيف البارامتري الجديد للبصمة مدخلات يمكن تحديدها بسهولة، على سبيل المثال، من قياسات أبراج التدفق أو بيانات التدفق المحمولة جواً. ويمكن تطبيق نموذج FFP على بيانات برامج الرصد طويلة الأجل، فضلاً عن استخدامه للتقدير السريع للبصمة في الميدان، أو لتصميم مواقع رصد جديدة.
Reference Key
kljun2015geoscientifica Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors N. Kljun, P. Calanca, M. W. Rotach, H. P. Schmid
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal international journal of quantum chemistry
Year 2015
DOI
10.5194/gmd-8-3695-2015
URL
http://www.geosci-model-dev.net/8/3695/2015/gmd-8-3695-2015.pdf
Keywords
geology

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.