Thesis of N.A. Shnyrev: I. Micrometeorology and other notes

Cover Page
  • Authors: Sabrekov AF1,2,3, Glagolev MV4,1,2,3
  • Affiliations:
    1. Институт лесоведения РАН, с. Успенское Московской обл
    2. Югорский государственный университет
    3. Томский государственный университет
    4. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
  • Issue: Vol 7, No 2 (2016)
  • Pages: 26-37
  • Section: Articles
  • URL: https://edccjournal.org/EDGCC/article/view/6327
  • DOI: https://doi.org/10.17816/edgcc7226-37

Abstract


This paper discusses several controversial points from dissertation of Nikolai Andreevich Shnyrev «Regime investigations and estimate of gas exchange on the soil-atmosphere interface (methane fluxes from “Muhrino” wetland, West Siberia». Since methodological questions arised in the thesis are of special importance for greenhouse gas balance estimates from terrestrial ecosystems, correctness of their interpretation is required. In this regard, crucial question discussed in the thesis concerns applicability and accuracy of micrometeorological methods as an alternative to the classical chamber approach. It is shown that N.A. Shnyrev’s criticism of state-of-art eddy covariance technique is neither fundamental nor consistent; it disagrees with worldwide consensus riched by scientific community. The new classification scheme of gas exchange estimates on soil-atmosphere interface proposed by the author is quite pointless and not suitable for classifying some methods such as eddy covariance. Several issues of previous methane emission investigations in West Siberia and peculiarities of different flux measurement methods are also raised. Namely insufficient attention to methane emission studies conducted in West Siberian wetlands by automated chambers is pointed out.

A F Sabrekov

Институт лесоведения РАН, с. Успенское Московской обл; Югорский государственный университет; Томский государственный университет

Author for correspondence.
Email: sabrekovaf@gmail.com
Россия

M V Glagolev

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт лесоведения РАН, с. Успенское Московской обл; Югорский государственный университет; Томский государственный университет

Email: m_glagolev@mail.ru
Россия

  1. Бурба Г.Г., Курбатова Ю.А., Куричева О.А., Авилов В.К., Мамкин В.В. 2016. Метод турбулентных пульсаций. Краткое практическое руководство. Москва: ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН.
  2. Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А., Тамбиева Н.С. 2011. Эмиссия метана из почв Ростовской области // Аридные экосистемы. Т. 17. № 4 (49). С. 44-52.
  3. Глаголев М.В. 2010. К методу «обратной задачи» для определения поверхностной плотности потока газа из почвы // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 1. № 1. С. 17-36.
  4. Глаголев М.В., Клепцова И.Е. 2009. Эмиссия метана в лесотундре: к созданию «стандартной модели» (Аа2) для Западной Сибири // Вестник Томского государственного педагогического университета. № 3. С. 77-81.
  5. Глаголев М.В., Сабреков А.Ф. 2014. Ответ А.В. Смагину: II. Углеродный баланс России // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 5. № 2. С. 50-70.
  6. Глаголев М.В., Сабреков А.Ф., Казанцев В.С. 2010. Физикохимия и биология торфа. Методы измерения газообмена на границе почва-атмосфера. Томск: Изд-во ТГПУ. 104 с.
  7. Глаголев М.В., Суворов Г.Г. 2007. Эмиссия метана болотными почвами средней тайги Западной Сибири (на примере Ханты-Мансийского автономного округа) // Доклады по экологическому почвоведению. Вып. 6. № 2. С. 90-162.
  8. Глаголев М.В., Шнырев Н.А. 2007. Динамика летне-осенней эмиссии СН4 естественными болотами (на примере юга Томской области) // Вестник МГУ. Серия 17: Почвоведение. №1. С. 8-14.
  9. Евдокимов И.В., Ларионова А.А. 2015. Соображения к дискуссии, предложенной А.В. Смагиным // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 6. № 1. С. 36-38.
  10. Инишева Л.И., Головченко А.В., Сергеева М.А., Шайдак Л. 2014. Динамика газового режима в эвтрофном болоте // Труды Инсторфа. № 9(62). С. 3-10.
  11. Казанцев В.С. 2013. Эмиссия метана из болотных экосистем северной части Западной Сибири: дис. … канд. биол. наук. М.: Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ).
  12. Калиткин Н.Н., Карпенко Н.В., Михайлов А.П., Тишкин В.Ф., Черненков М.В. 2005. Математические модели природы и общества. М.: Физматлит. 360 с.
  13. Константинов А.Р. 1968. Испарение в природе. Л.: Гидрометеоиздат.
  14. Краснов О.А., Надеев А.И., Шелевой В.Д., Maksyutov S., Inoue G. 2010. Мониторинг потоков природного метана и диоксида углерода в атмосферу из Васюганских болот (Томская область) // Контроль окружающей среды и климата «КОСК-2010»: VII Всероссийский симпозиум с привлечением иностранных ученых (Томск, 5-7 июля 2010 г.) / Мат-лы симпоз под ред. М.В. Кабанова, А.А. Тихомирова. Томск: Аграф-Пресс. С. 112-113.
  15. Краснов О.А., Maksyutov S., Глаголев М.В., Катаев М.Ю., Inoue G., Надеев А.И., Шелевой В.Д. 2013. Автоматизированный комплекс «FLUX-NIES» для измерения потоков метана и диоксида углерода // Оптика атмосферы и океана. Т. 26. № 12. С. 1090-1097.
  16. Краснов О.А., Maksutov Sh.Sh., Давыдов Д.К., Фофонов А.В., Глаголев М.В., Inoue G. 2015. Мониторинг эмиссии метана и двуокиси углерода из почвы в атмосферу и параметры почвы. Бакчарское болото Томской области (2014 г.) // Оптика атмосферы и океана. Т. 28. № 7. С. 644-654.
  17. Курганова И.Н., Кудеяров В.Н. 2015. Возможен ли значительный положительный дисбаланс круговорота углерода (сток) на территории России? // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 6. № 1. С. 32-35.
  18. Минаева Т.Ю., Курбатова Ю.А., Татаринов Ф.А., Русанович Н.Р. 2003. Сезонная динамика растительности как фактор формирования газообмена СО2 между поверхностью и атмосферой на верховом болоте // Вторая Международная конференция «Эмиссия и сток парниковых газов на территории северной Евразии», 16-20 июня 2003: Тезисы докладов. Пущино. C. 80-81.
  19. Низовцев В.В. 2000. Время и место физики ХХ века. М.: Эдиториал УРСС. 208 с.
  20. Паников Н.С., Семенов А.М., Тарасов А.Л., Беляев А.С., Кравченко И.К., Смагина М.В., Палеева М.В., Зеленев В.В., Скупченко И.В. 1992. Образование и потребление метана в почвах европейской части СССР // Ж. Эколог. химии. №1. С. 9-26.
  21. Паников Н.С., Титлянова А.А., Палеева М.В., Семенов А.М., Миронычева-Токарева Н.П., Макаров В.И., Дубинин Е.В., Ефремов С.П. 1993. Эмиссия метана из болот юга Западной Сибири // ДАН. T. 330. №3. С. 388-390.
  22. Порохина Е.В., Голубина О.А. 2014. Активность оксидоредуктаз в эвтрофных торфяных болотах Западной Сибири и Горного Алтая // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 5. № 1 (9). С. 1-9.
  23. Слободкин А.И., Паников Н.С., Заварзин Г.А. 1992. Образование и потребление метана микроорганизмами в болотах тундры и средней тайги // Микробиология. Т. 61. № 4. С. 683-691.
  24. Смагин А.В. 2014. Спорные вопросы количественной оценки газовых потоков между почвой и атмосферой (к дискуссии М.В. Глаголева и А.В. Наумова) // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 5. № 2. C. 10-25.
  25. Фёдоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Шипкова Г.В. 2015. Эмиссия метана торфяными залежами верховых болот Псковской области // География и природные ресурсы. № 1. С. 88-97.
  26. Филиппов Л.П. 1986. Явления переноса. М.: Изд-во МГУ. 120 с.
  27. Шнырев Н.А. 2016. Режимные наблюдения и оценка газообмена на границе почвы и атмосферы (на примере потоков метана болотного стационара средне-таежной зоны Западной Сибири «Мухрино»): дис. … канд. биол. наук. М.: Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ). URL: https://istina.msu.ru/dissertations/18838290/ (дата обращения 22.03.2016).
  28. Abao E.B., Bronson K.F., Wassmann R., Singh U. 2000. Simultaneous records of methane and nitrous oxide emissions in rice-based cropping systems under rainfed conditions // Nutrient Cycling in Agroecosystems. V. 58. № 1. Р. 131-139.
  29. Aubinet M., Feigenwinter C., Heinesch B., Bernhofer C., Canepa E., Lindroth A., Montagnani L., Rebmann C., Sedlak P., Van Gorsel E. 2010. Direct advection measurements do not help to solve the night-time CO2 closure problem: evidence from three different forests // Agricultural and forest meteorology. V. 150. № 5. P. 655-664.
  30. Aubinet M., Vesala T., Papale D. (Eds.) 2012. Eddy covariance: a practical guide to measurement and data analysis. Springer Science & Business Media. 438 pp.
  31. Baldocchi D.D. 2003. Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide exchange rates of ecosystems: past, present and future // Global Change Biology. V. 9. № 4. P. 479-492.
  32. Baldocchi D. 2014. Measuring fluxes of trace gases and energy between ecosystems and the atmosphere - the state and future of the eddy covariance method // Global Change Biology. V. 20. № 12. P. 3600-3609.
  33. Baldocchi D.D., Hincks B.B., Meyers T.P. 1988. Measuring biosphere-atmosphere exchanges of biologically related gases with micrometeorological methods // Ecology. V. 69. № 5. P. 1331-1340.
  34. Berchet A., Pison I., Chevallier F., Paris J.-D., Bousquet P., Bonne J.-L., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Cressot C., Davydov D.K., Dlugokencky E.J., Fofonov A.V., Galanin A., Lavric J., Machida T., Parker R., Sasakawa M., Spahni R., Stocker B.D., Winderlich J. 2014. Natural and anthropogenic methane fluxes in Eurasia: a meso-scale quantification by generalized atmospheric inversion // Biogeosciences Discuss. V. 11. P. 14587-14637.
  35. Businger J. 1986. Evaluation of the accuracy with which dry deposition can be measured with current micrometeorological techniques // Journal of Climate and Applied Meteorology. V. 25. № 8. P. 1100-1124.
  36. Chan A.S.K., Prueger J.H., Parkin T.B. 1998. Comparison of closed-chamber and Bowen-ratio methods for determining methane flux from peatland surfaces // Journal of environmental quality. V. 27. № 1. P. 232-239.
  37. Edwards N.T., Riggs J.S. 2003. Automated monitoring of soil respiration: A moving chamber design // Soil Sci. Soc. Am. J. V. 67. № 4. Р. 1266-1271.
  38. Finnigan J. 2008. An introduction to flux measurements in difficult conditions // Ecological Applications. V. 18 № 6. P. 1340-1350.
  39. Foken T., Nappo C.J. 2008. Micrometeorology. Springer Science & Business Media. 306 pp.
  40. Kaimal J.C., Finnigan J.J. 1994. Atmospheric boundary layer flows: their structure and measurement. Oxford University Press, New York. 289 pp.
  41. Lee X., Massman W., Law B. (Eds.). 2006. Handbook of micrometeorology: a guide for surface flux measurement and analysis (Vol. 29). Springer Science & Business Media. 250 pp.
  42. Maksyutov S., Inoue G., Sorokin M., Nakano T., Krasnov O., Kosykh N., Mironycheva-Tokareva N., Vasiliev S. 1999. Methane fluxes from wetland in west Siberia during April-October 1998 // Proceedings of the Seventh Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1998. Tsukuba: Isebu. Р. 115-124.
  43. Mastepanov M., Sigsgaard Ch., Dlugokencky E.J., Houweling S., Strom L., Tamstorf M.P., Christensen T.R. 2008. Large tundra methane burst during onset of freezing // Nature. V. 456(7222). Р. 628-631.
  44. McMillen R.T. 1988. An eddy correlation technique with extended applicability to non-simple terrain // Bound. Layer Meteorol. V. 43. P. 231-245.
  45. Nakano T., Inoue G., Maksyutov S., Sorokin M. 1998. Automatic Measurements of Methane Flux in West Siberian Wetlands in 1997 Summer // Proceedings of the Seventh Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1998. Tsukuba: Isebu. P. 211-215.
  46. Postnov A., Stulov E., Strunin M., Khattatov V., Tolchinsky Yu., Inoue G., Tohjima Y., Maksyutov S., Machida M. 1994. Vertical Turbulent Transport of Methane in the Atmospheric Boundary Layer over the Central Western Siberia - Airborne Measurements of Greenhouse Gases over Siberia VI // Proceedings of the International Symposium on Global Cycles of Atmospheric Greenhouse Gases (March 7-10, 1994, Sendai, Japan). Sendai. P. 30-33.
  47. Sabrekov A.F., Glagolev M.V., Alekseychik P.K., Smolentsev B.A., Terentieva I.E., Krivenok L.A., Maksyutov S.S. 2016. A process-based model of methane consumption by upland soils // Environmental Research Letters. V. 11. № 7. P. 75001-75022.
  48. Sabrekov A.F., Runkle B.R.K., Glagolev M.V., Kleptsova I.E., Maksyutov S.S. 2014. Seasonal variability as a source of uncertainty in the West Siberian regional CH4 flux upscaling // Environmental Research Letters. V. 9. № 4. P. 045008
  49. Sabrekov A.F., Kleptsova I.E., Glagolev M.V., Maksyutov Sh.Sh., Machida T. 2011. Methane emission from middle taiga oligotrophic hollows of Western Siberia // Вестник Томского государственного педагогического ниверситета. № 5. С. 135-143.
  50. Schmid H.P. 2002. Footprint modeling for vegetation atmosphere exchange studies: a review and perspective // Agricultural and Forest Meteorology. V. 113. № 1. P. 159-183.
  51. Smith K.A., Clayton H., Arah J.R.M., Christensen S., Ambus P., Fowler D., Hargreaves K.J., Skiba U., Harris G.W., Wienhold F.G., Klemedtsson L., Galle B. 1994. Micrometeorological and chamber methods for measurement of nitrous oxide fluxes between soils and the atmosphere: overview and conclusions // J. Geophys. Res. V. 99. P. 16541-16548.
  52. Sorokin M., Maksyutov S., Inoue G., Nakano T. 1998. Fully Automatic Methane Flux Measurement System by a Static Chamber Method // Proceedings of the Sixth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1998. Tsukuba: Isebu. P. 207-210.
  53. Tchebakova N.M., Vygodskaya N.N., Arneth A., Marchesini L.B., Kurbatova Y.A., Parfenova E.I., Valentini R., Verkhovets S.V., Vaganov E.A., Schulze E.D. 2015. Energy and mass exchange and the productivity of main Siberian ecosystems (from Eddy covariance measurements). 2. carbon exchange and productivity // Biology Bulletin. V. 42. № 6. P. 579-588.
  54. Tohjima Y., Maksyutov S., Machida T., Inoue G. 1995. Airborne measurement of atmospheric CH4 over the west Siberian lowland during the 1994 Siberian-Terrestrial Ecosystem-Atmosphere-Cryosphere Experiment (STEACE) // Proceedings of the Third Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1994. - Sapporo: iWORD. P. 50-57.
  55. Wilczak J.M., Oncley S.P., Stage S.A. 2001. Sonic anemometer tilt correction algorithms // Bound. Layer Meteorol. V. 99. № 1. P. 127-150.

Views

Abstract - 236

PDF (Russian) - 255

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2016 Sabrekov A.F., Glagolev M.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.