Model development for estimating carbon dioxide exchange in Nordic forests and peatlands with MODIS time series data

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Den pågående ökningen av växthusgaser i atmosfären orsakar en ökning av den globala medeltemperaturen. En viktig påverkande faktor för koncentrationen koldioxid (CO2) i atmosfären är utbytet mellan atmosfären och biosfären; fotosyntesen tar upp CO2 och respirationen släpper ut CO2, vilket resulterar i ett nettoutbyte. För att öka vår förståelse av den spatiala och temporala distributionen av detta utbyte så har olika metodologier utvecklats. Eftersom satellitsensorer tillhandahåller data som sammanhängande täcker landskapet är satellitdata lämpliga för regionala och globala skattningar av CO2-utbytet över tiden. Inom detta projekt har satellitdata använts i modeller för uppskattning av bruttoprimärutbyte, ekosystemrespiration och nettoutbyte av CO2 på sexton nordiska skogs- och torvmarkslokaler. En modell för växternas effektivitet att assimilera ljus användes som teoretisk bas för att utveckla empiriska modeller där data från satellitsensorn Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) kombinerades med strålningsdata. Alla modeller testades, kalibrerades och validerades med eddy kovarians-uppmätt nettoutbyte av CO2. I skogar och torvmarker modellerades bruttoprimärutbytet, ekosystemrespirationen och nettoutbytet av CO2 framgångsrikt med MODIS vegetationsindex, MODIS-uppskattad temperatur på markytan och modellerad inkommande fotosyntetiskt aktiv strålning. Det visade sig också att tillgänglig näringsmängd i torvmarker påverkar växternas effektivitet att omvandla ljus till biomassa. Utöver dessa studier installerades sensorer för markbaserade spektrala mätningar på fem skogs- och torvmarkslokaler. Nätverket av sensorer bidrar med representativa data för ekosystemfunktionen som är relaterade till vegetationsfenologi och som kan användas vid kalibrering av satellitdata. Sådan kunskap kommer att bidra till den fortsatta utvecklingen av föreslagna modeller för uppskattning av CO2-utbyte. Projektet har visat att CO2-utbyte kan modelleras med satellitdata och att markbaserade spektrala mätningar är lovande för fortsatt modellutveckling.