Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2583
Title: Impatto dello schema di post processamento dei dati eddy covariance nella stima del bilancio del carbonio degli ecosistemi terrestri
Other Titles: Impact of eddy covariance data post processing scheme on the estimation of the carbon balance for terrestrial ecosystems
Authors: Trotta, Carlo
Keywords: Incertezza;Post processing;Eddy covariance;Uncertainty;BIO/07
Issue Date: 13-Apr-2012
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca 23. ciclo
Abstract: 
Da qualche decennio gli studi sulle cause e gli e etti dei cambiamenti
climatici sono diventati oggetto di discussione non solo in ambito ambienta-
le ma anche in molte altre discipline (economia, sociologia, medicina, etc.).
L'aumento dell'anidride carbonica (CO2) in atmosfera e considerato uno dei
principali fattori che in
uenza il cambiamento del clima, e di conseguenza
gran parte degli sforzi della comunit a scienti ca si sono rivolti allo studio
dei meccanismi che regolano ed in
uenzano il ciclo del carbonio. Gli ecosi-
stemi terrestri sono una delle principali componenti del ciclo del carbonio;
essi infatti attraverso i processi di fotosintesi e respirazione sono in gra-
do di assorbire o emettere CO2 in atmosfera contribuendo direttamente al
bilancio del carbonio Carbon Balance (CB). Una delle principali tecniche
utilizzate per la misura dello scambio di CO2 tra gli ecosistemi terrestri
e l'atmosfera e la tecnica della correlazione turbolenta (Eddy Covariance,
EC). Attraverso le misure EC, oltre a misurare gli scambi di CO2, e sta-
to possibile sia quanti care e comprendere il ruolo degli ecosistemi terrestri
nel ciclo del carbonio ma anche sviluppare, validare ed applicare un'ampia
gamma di modelli. Le misure EC prima di essere utilizzate necessitano di
una serie di correzioni. Una prima fase di correzioni riguarda i dati misurati
direttamente in campo (raw data) mentre una seconda fase, detta di post
processamento, ltra i raw data aggregati ad una scala temporale semio-
raria. Per il post processamento sono state proposte diverse metodologie di
ltraggio. Non essendo possibile decidere a priori quale delle combinazioni di
ltraggio sia pi u corretta, le di erenze dei risultati devono essere considerate
ed interpretate come incertezza. L'obiettivo principale della presente tesi di
dottorato e quello applicare diversi schemi di post processamento, quanti-
carne l'incertezza ed attribuire, ad ogni fase del post processamento, un
peso rispetto all'incertezza globale. Dopo la quanti cazione dell'incertezza
l'attenzione e stata rivolta sia a quanti care l'impatto che i diversi schemi di
post processing hanno sul bilancio del carbonio annuale ma anche a de nire
l'incertezza intrinseca dei fattori del post processing che causano la maggior
divergenza. Per avere un esempio dell'impatto che l'incertezza del post pro-
cessamento dei dati EC ha in fase applicativa i risultati dei diversi schemi
sono stati utilizzati per parametrizzare delle curve di luce. La scelta di un
diverso schema di post processamento causa delle divergenze dei risultati
nali ed ha un notevole impatto sulla parametrizzazione delle curve di luce.
Il principale fattore di incertezza e la soglia di u* utilizzata per eliminare i
dati misurati in periodi di bassa turbolenza. Per i siti anno analizzati i valori
medi annuali di NEE (scambio netto di CO2 tra ecosistema ed atmosfera),
respirazione e GPP (produzione primaria lorda) sono compresi, rispettiva-
mente, tra -60 e -900, +800 e +1800 e +1000 e +2000 gC m􀀀2. Le di erenze
tra i valori annuali e le medie per i
ussi di NEE sono pari a 50 gC m􀀀2
mentre per Reco e GPP sono intorno a 150 gC m􀀀2. Questi risultati di-
mostrano che la scelta di un diverso schema di post processamento dei dati
EC ha un notevole impatto sull'incertezza globale e sul bilancio del carbonio.

For several decades studies on the causes and e ects of climate change
have become the subject of discussion not only in environmental sciences
but also in many other disciplines (economics, sociology, medicine, etc..).
Among the causes of climate change, the increase of carbon dioxide (CO2)
into the atmosphere, is considered one of the main factors that a ect this
phenomenon, then, most of the scienti c community's e orts are directed to
an improved understanding of the mechanisms that regulate and in
uence
the carbon cycle. Terrestrial ecosystems are a major component of the car-
bon cycle en e ect, through the processes of photosynthesis and respiration,
are able to sink or source CO2 into the atmosphere and directly in
uen-
cing the Carbon Balance (CB). One of the main techniques used to measure
CO2 exchange between terrestrial ecosystems and the atmosphere is (Ed-
dy Covariance, EC). With the EC measurements, in addition to measuring
the exchange of CO2, it was possible to quantify and understand the role
of terrestrial ecosystems in the carbon cycle but also to develop, validate
and apply a wide range of models. The EC measurements, before their use,
require some corrections. A rst phase of corrections cover data measured
directly in the eld (raw data) and a second phase, named post-processing,
ltering the raw data aggregated to a half hour time scale. For the post-
processing have proposed various methods of ltering. Since you can not
decide a priori which of the combinations of ltering is more correct, the dif-
ferences in results must be considered and interpreted as uncertainty. The
main objective of this thesis is to apply di erent patterns of post processing,
to quantify the uncertainty and attribute, at each step of post processing, a
weight than overall uncertainty. After the quanti cation of uncertainty the
attention was paid both to quantify the impact that di erent patterns of
post processing have on the annual carbon balance but also to de ne the
intrinsic uncertainty of the post processing factors that cause the most di-
sagreement. For an example of the impact that the uncertainty of the post
processing of the EC data has during the application phase the results of
di erent schemes have used to parameterize the light-response curve. The
choice of a di erent pattern of post-processing due to the di erences of the
nal results and have a considerable impact on the parameterization of the
light-response curve. The main factor of uncertainty is the threshold of u*
used to delete the data measured in periods of low turbulence. For the sites
analyzed years the average annual NEE (net exchange of CO2 between eco-
systems and atmosphere), respiration and GPP (gross primary production)
include, respectively, between -60 and -900, +800 and +1800 to +1000 and
+2000 gC m􀀀2. The di erences between the values and annual average
ows
for NEE are 50 gC m􀀀2 while for Reco and GPP are around 150 gC
m 􀀀2. These results demonstrate that the choice of a di erent pattern of
post-processing EC data has a signi cant impact on the uncertainty on the
global carbon balance.
Description: 
Dottorato di ricerca in Ecologia forestale
URI: http://hdl.handle.net/2067/2583
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