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COS and H2S Fluxes over a Wet Meadow in Relation to Photosynthetic Activity: An Analysis of Measurements made 6 September 1990

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Datum

1993

Autor:innen

Bartell, Ulrich
Hofmann, Uwe
Hofmann, Rolf
Kreuzburg, Berthold
Andreae, Meinrat O.
Kesselmeier, Jürgen

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Publikationstyp
Zeitschriftenartikel
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Published

Erschienen in

Atmospheric Environment. 1993, 27A, pp. 1851-1864. Available under: doi: 10.1016/0960-1686(93)90290-F

Zusammenfassung

Wir berichten von Mikrometeorologischen Messungen der Flußdichten von Carbonylsulfid (COS) und Schwefelwasserstoff (H2S) über Feuchtwiesenvegetation in Süddeutschland im September 1990.
Mit diesem Experiment wurde belegt, daß Vegetation eine wichtige Senke für atmospärisches COS darstellt. Zur Anwendung kamen eine kontinuierliche Kryo-Fokussierungstechnik für die Sammlung der Spurengase in vier verschiedenen Niveaus über dem Boden in Kombination mit einer Eddy-Korrelationstechnik sowie der Messung der mittleren Profile, um die mikrometeorologischen Flußdichten zu bestimmen. Aus der Annahme, daß die chemischen Luftbeimengungen der Grenzschicht nach dem Ähnlichkeitsprinzip transportiert werden, konnten aus den gewonnenen dynamischen meteorologischen Paramtetern die Spurengasflußdichten bestimmt werden.
Die beobachtete tägliche Variation der COS- und H2S-Flußdichten weist Höchstwerte von (-360 +/- 130) ngS(COS)/(m^2 s) (Deposition) und ( + 6.7 +/- 2.4) ng S(H2S)/(m^2 s) (Emission) auf.
Mit Hilfe eines Bilanzmodells, welches die horizontale Advektion berücksichtigt, wird unabhängig gezeigt, daß die beobachteten mittleren Konzentrationsprofile mit der Annahme einer COS-Senke auf der Ebene der Vegetationssschicht in Übereinstimmung sind.
Der beobachtete starke Einfluß von Fluktuationen der Lichtintensität auf die Flußdichten erklärt sich durch Variationen der Richardson-Stabilität in der Atmosphärischen Grenzschicht (ABL), die wiederum aus der ähnlich starken Variabilität der turbulenten Vertikaltransporte infolge Auftriebs resultieren. Die Gradienten des chemischen Potentials von COS und H2S in der Vegetationsschicht weisen darauf hin, daß die beobachtete COS-Flußdichte in der ABL mit der Nichtgleichgewichtsverteilung durch die Vegetationsschicht hindurch in Zusammenhang stehen.
COS-Deposition wird auf der Grundlage einer COS-Aufnahme durch karboxilierende Pflanzenenzyme interpretiert. Die lichtgetriebene H2O-Emission verknüpft die Verbindung zwischen Spurengasflüssen und photosynthetischer CO2-Assimilation.
Die beobachtete H2S Emission kann auf die Biochemie des Bodens zurückgeführt werden.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Micrometeorological measurements of the fluxes of carbonyl sulfide (COS) and hydrogen sulfide (H2S) were performed over wet meadow vegetation in southern Germany during September 1990.
This experiment was conducted in order to verify that vegetation is an important sink for atmospheric COS. A cryo-sampling technique for continuously collecting these trace gases was applied at four different levels above the ground, combined with eddy correlation measurements of the meteorological fluxes and a micrometeorological profile technique. From these data the trace gas fluxes were determined, based on the assumption that chemical constituents are transported in a similar fashion to meteorological parameters.
The observed diurnal variations of the COS and H2S flux densities exhibit peak values of ( -360 +/- 130) ngS(COS)/(m^2 s) (deposition) and ( + 6.7 +/- 2.4) ng S(H2S)/(m^2 s) (emission). Using a modified budget model which includes horizontal advection, it is shown that the observed mean profile of COS is consistent with the assumption of a sink for COS at the canopy level. The observed strong influence of light intensity fluctuations on the flux densities is explained by variations in the bulk Richardson stability number of the atmospheric boundary layer (ABL), which are the result of an equally strong variability of the buoyancy-generated turbulent transport.
The chemical potential gradients of COS and CO2 in the canopy layer indicate that the COS flux density observed in the ABL is related to the COS nonequilibrium distribution across the canopy. COS deposition is interpreted on the basis of COS consumption by the carboxylating plant enzymes. Further, the light-driven H2O emission supports the linkage between trace gas flux and plant photosynthetic CO2 assimilation. Finally, the observed H2S emission may be explained by soil biochemistry.

Fachgebiet (DDC)
550 Geowissenschaften

Schlagwörter

Carbonylsulfid, Vertikalprofile, Tagesvariation, Mikrometeorologische Technik, Carbonyl Sulfide, vertical profile, diurnal variation, micrometeorological technique

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Zitieren

ISO 690BARTELL, Ulrich, Uwe HOFMANN, Rolf HOFMANN, Berthold KREUZBURG, Meinrat O. ANDREAE, Jürgen KESSELMEIER, 1993. COS and H2S Fluxes over a Wet Meadow in Relation to Photosynthetic Activity: An Analysis of Measurements made 6 September 1990. In: Atmospheric Environment. 1993, 27A, pp. 1851-1864. Available under: doi: 10.1016/0960-1686(93)90290-F
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