Seasonal and Inter-Annual Variability in Net EcosystemCO2 Exchange at Six Forest Flux Sites in Japan
Y. Ohtani*1, Y. Yasuda*1, Y. Mizoguchi*1, T. Watanabe*1, Y. Nakai*2, K. Kitamura*2,
S. Suzuki *1, K. Yamanoi*2, T. Saito*3, T. Morisawa*3, Y. Kominami*4, T. Miyama*4,
Y. Goto*4, T. Shimizu*5 and K. Tamai*5
*1 Forestry and Forest Products Research Institute (FFPRI);
*2 Hokkaido Research Center, FFPRI; *3 Tohoku Research Center, FFPRI;
*4 Kansai Research Center, FFPRI; *5 Kyushu Research Center, FFPRI, Japan
LU-209 / ICDC7  Land Use and the Terrestrial Carbon Cycle / September 28, 2005
Contents:
 Sites,  Measurements and Data Processing
 Seasonal Changes in Observed Net EcosystemProduction (NEP) and Meteorological Factors
 Inter-Annual Variation in NEP
 Concluding Remarks
Z:\WRK\fas206.jpg
Z:\wrk\icdc7logo.gif
C:\My Documents\My Pictures\Fnetphotos\kuma\Kahoku_SAT02.jpg
C:\My Documents\My Pictures\fujitow2.JPG
C:\My Documents\My Pictures\Fnetphotos\Dscf0004.jpg
Observation Sites
Z:\WRK\A002.JPG
Z:\WRK\DSCN0376.JPG
C:\My Documents\My Pictures\Fnetphotos\kyot\DSCF1061.JPG
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
Deciduous forest
Coniferous forest
Mixed forest
Measurement
CO2 Flux:
    SAT: DA-600-3T / KAIJO
             (20cm span)
    IRGA: Li-6262 / Li-Cor
             (closed-path)
    Low-pass filter (24Hz cut off)
    5~10Hz Sampling,
    Recorded in MO
    Tubing: 30~50m (6mm, teflon)
    Air sampling rate:
        Approx. 10Lmin-1
    Water vapor removed
CO2 Storage Change:
    IRGA: Li-6262 / Li-Cor
    5 Levels below SAT
CO2 flux measurement system usingclosed-path gas analyzer
Z:\WRK\Clipboard01.gif
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
Data Processing
Calculation of Fc: Eddy covariance method (every 30 min)
    Lateral wind and vapor effects (Kimal et al, 1968) ; Wind rotation
    (McMillen,1988) ; WPL correction (Webb et al, 1980)
    Compensation of CO2 delay ; Correction of CO2 flux dumping
        NEE = Fc + Sc
Quality Control: Visual inspection for raw data
    QC for raw data (Vickers & Mahrt, 1997)
     u* selection for Fc
Parameterization for Gap-Filling:
    Semi-empirical parameterization (30 min)
        Nighttime Re: Exponential to Ta or Ts
            Re = a Q10 (Ta/10)
        Daytime: Ag = NEP + Re
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
Z:\WRK\APP01.gif
Z:\WRK\FUJ01.gif
Z:\WRK\KAH01.gif
Z:\WRK\KAW01.gif
Z:\WRK\SAP01.gif
Z:\WRK\YAM01.gif
Observed NEP and Estimated Ag and Re
Observed NEP and estimated gross assimilation (Ag)  and ecosystemrespiration (Re). Ag and Re are calculated by the parameterization used forgap-filling at every 30 minutes. Daily sums are plotted.
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
NEP and Meteorological Factors
Observed NEP (2002) indicated with air temperature, short wave radiationand precipitation (averaged over 5 days).
Z:\WRK\P1070006.JPG
Soil: andosol
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
Monthly NEP and Its Inter-Annual variations
Observed monthly NEP for 4 years indicated with air temperature, short waveradiation and precipitation.
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
Annual NEP and Its Inter-Annual variations
Annual NEP, annual mean air temperature and annual mean of daily shortwave radiation. Red and blue background colors indicate the maximum andminimum NEP among the years.
Z:\wrk\ot19.JPG
30
35
Our results
ranged:
NEE (gC m-2 y-1)
Deciduous (NEE)
Coniferous (NEE)
Mixed (NEE)
Ronald (1998)
Added to Ronald (1998)
Latitude (North)
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
Observed Annual NEE to Latitude
LU-209 / Seasonal and Inter-Annual Variability of NEP in Japan  / Y.Ohtani et al.
Z:\wrk\icdc7logo.gif
Concluding Remarks
Tower flux measurement of CO2 was conducted in six forest sites in Japan.
In the seasonal change, the maximum NEP was about 1.5 ~ 2 times largerin the deciduous sites, although the growing period was about 2 ~ 2.5 timeslonger in coniferous sites.
The monthly NEP in the coniferous sites had inter-annual variationthroughout the season, but the variation was only appeared from April toOctober in the deciduous sites.
In the coniferous forests, the balance of assimilation and respirationinduced by seasonal changes in solar radiation and air temperature seemedto be an important factor.
In the deciduous broadleaved forest, solar radiation and the duration of thegrowing season are important factors with regards to annual NEP.
The annual NEP had no clear relationships to annual mean Ta and Sd.
NEP was obtained in six forest sites from 33 °to 43 °N, ranged from 250to 650 gCm-2y-1 .