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1 10 francisco meza

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Flujos de vapor y carbono: avances en el monitorieo para la gestión de la huella ecológica en agricultura

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1 10 francisco meza

  1. 1. Flujos de Vapor y Carbono: Avances en el monitoreo para la gestión de la huella ecológica en Agricultura Dr. Francisco J. Meza Director Centro de Cambio Global UC fmeza@uc.clTercer Seminario Regional Agricultura y Cambio ClimáticoSeptiembre , 2012
  2. 2. Source: Millenium Ecosystem Assessment
  3. 3. Burney J A et al. PNAS 2010;107:12052-12057©2010 by National Academy of Sciences
  4. 4. Paradigma de una Intensificación Sosteniblewhile emissions from factors such as fertilizer production andapplication have increased, the net effect of higher yields has avoidedemissions of up to 161 gigatons of carbon (GtC) (590 GtCO 2e) since1961 Burney J A et al. PNAS 2010;107:12052-12057
  5. 5. Net Primary Productivity
  6. 6. Net Ecosystem Exchange Intercambio ( Flujo) de CO2 entre la atmósfera y el ecosistemaNEP = Net ecosystem productivity= (-)NEE
  7. 7. Huella del agua de un productoHuella Verde► Volumen de agua de lluvia evaporado o incorporado en el producto.Huella Azul► Volumen de agua superficial o subterránea evaporado, incoporado en el producto o retornado en otra área o en el mar.Huella Gris► Volumen de agua contaminado en el proceso de producción.
  8. 8. Calculando entonces, la Huella Verde es:Donde:H: Huella Hídrica (m3/ha/Unidad de Producción)ET: Evapotranspiración del cultivo (mm)RHC: Requerimientos hídricos del cultivo (mm/ha)PPef: Precipitación efectiva (mm)
  9. 9. Y la Huella azul…Donde:H: Uso de agua por el cultivo (m3/ha/Unidad de producción)RR: Riego (mm/ha)RRef: Riego efectivo
  10. 10. Requerimientos del Cultivo – Método de Penmann-Monteith – Modelos – Otros
  11. 11. Flujo de Vapor/Evapotranspiración• Gran Problema es que en pocas circunstancias se mide el flujo de vapor• Ecuación de Penman Monteith es la más completa desde el punto de vista teórico, pero al momento de aplicarla la llevamos a su nivel más simple ETo• El uso de estaciones meteorológicas automáticas permite el cálculo de ETo (pero no la medición de la ET)
  12. 12. Medidas Directas
  13. 13. Medidas Directas
  14. 14. Medidas Directas
  15. 15. Metodología Eddy Covariance• Ampliamente usada para medición de flujos de gas y energía en la atmósfera. (Capa Límite).• Método de medición directo, no afecta el medio de medición.• Matemáticamente complejo y requiere de instrumental sofisticado
  16. 16. Cierre Balance EnergéticoLa formulación y justificación del EBC radica en laprimera ley de la termodinámica adaptada por losmicrometeorólogos y que estipula que la energíaincidente sobre un ecosistema debe ser transformaday/o utilizada en distintos procesos que ocurren en elecosistema. Asimilación CO2 Respiración Rn L H E G (Wilson et al., 2002)
  17. 17. FundamentosCampbell Sci, 2006.
  18. 18. Capa límite atmosférica Atmospheric Boundary Layer (ABL) The lowest layer of the atmosphere that is in direct contact with Earth’s surface. Conditions and processes within the ABL will react to changes at the surface within a period of less than an hour and within a distance of less than 100 km Troposfera libre Eddy por convección 4.5 ms-1 térmica Capa de Mezcla zi = 1400 mSchmidt H. 2003. Micrometeorology, Biosphere-Atmosphere Exchange. Teachers Notes, Indiana University . Tarong, Queensland (AUS), stack height: 210 m, z i = 1400 m, w* = 2.5 ms-1. Photo: Geoff Lane, CSIRO (AUS)
  19. 19. Flujo turbulentoBaldocchi, D. 2001. Wind and Turbulence, Surface Boundary Layer. Teachers Note. University of California, Berkele
  20. 20. Burba and Anderson, 2003.a and Anderson, 2003. Introduction to the Eddy Covariance method, General Guidelines and Conventional Workflow. Li-Cor Bioscience
  21. 21. Instrumentación• Anemómetro Sónico• Open path Gas Analyzer• Higrómetro• Termocupla• Datalogger
  22. 22. Cierre del Balance de Energía 1000 a) 800 y = 0.93x - 4.24 r2 = 0.85 n = 4304H + Le (W m-2) 600 400 200 0 -200 1000 b) y = 0.94x - 7.09 800 r2 = 0.86 n = 3310 H + Le (W m ) 600-2 400 200 0 -200 -200 0 200 400 600 800 1000 Rnet - G (W m-2)
  23. 23. Flujos de CO2/Intercambio de Carbono -182.9gC m-2 y-1≈1.829tC ha-1 y-1 Baldocchi, 2008 FFN<0 representan una pérdida de CO22de la atmósfera yy N <0 representan una pérdida de CO de la atmósfera ganancia por la superficie en estudio (Hutley et al. 2005; ganancia por la superficie en estudio (Hutley et al. 2005; Baldocchi et al. 2001; Paw U et al. 2004; Sellers et al. 2010) Baldocchi et al. 2001; Paw U et al. 2004; Sellers et al. 2010)
  24. 24. Sitio de EstudioUbicación geográfica: (33°02S70°44O 660 m.s.n.m), Precipitación Media: 233 mmClima Mediterráneo T° media: 15.6Suelo franco arcilloso, C:N = 12 Pp 2010: 132mm Pp 2011 : 103 mm
  25. 25. Eddy CovarianceAdaptación de Burba and Anderson, 2010.
  26. 26. Resultados (Bravo et al., in prep)
  27. 27. Otros Ejemplos Comparison between estimated (LEe) and observed (LEo) latent heat flux over a drip-irrigated Merlot vineyard. The solid line represents the 1:1 line.S. Ortega-Farias , C. Poblete-Echeverr?a , N. BrissonParameterization of a two-layer model for estimating vineyard evapotranspiration usingmeteorological measurementsAgricultural and Forest Meteorology Volume 150, Issue 2 2010 276 - 286
  28. 28. Desafíos• Nuevas Hipótesis: Cómo las fluctuaciones climáticas (Tº,pp, Rn) bajo ciertas condiciones (sequías, heladas, eventos extremos), afectan el flujo de CO2 y la fotosíntesis. (Baldocchi, 2008)• Medición de otros gases traza en la atmósfera.• Combinar métodos: LIDAR, mediciones aéreas.• Expansión de redes de medición para mediciones globales: distintos ambientes y países…

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