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Flujos de Vapor y Carbono: Avances en el monitoreo para la gestión de la huella ecológica en Agricultura Dr. Francisco J. Meza Director Centro de Cambio.

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1 Flujos de Vapor y Carbono: Avances en el monitoreo para la gestión de la huella ecológica en Agricultura Dr. Francisco J. Meza Director Centro de Cambio Global UC Tercer Seminario Regional Agricultura y Cambio Climático Septiembre, 2012

2 Source: Millenium Ecosystem Assessment

3 Burney J A et al. PNAS 2010;107: ©2010 by National Academy of Sciences

4 Paradigma de una Intensificación Sostenible while emissions from factors such as fertilizer production and application have increased, the net effect of higher yields has avoided emissions of up to 161 gigatons of carbon (GtC) (590 GtCO 2 e) since 1961 Burney J A et al. PNAS 2010;107:

5 Net Primary Productivity

6 Net Ecosystem Exchange NEP = Net ecosystem productivity= (-)NEE Intercambio ( Flujo) de CO 2 entre la atmósfera y el ecosistema Fotosintesis Respiración

7 Huella del agua de un producto Huella Verde Volumen de agua de lluvia evaporado o incorporado en el producto. Huella Azul Volumen de agua superficial o subterránea evaporado, incoporado en el producto o retornado en otra área o en el mar. Huella Gris Volumen de agua contaminado en el proceso de producción.

8 Donde: H: Huella Hídrica (m 3 /ha/Unidad de Producción) ET: Evapotranspiración del cultivo (mm) RHC: Requerimientos hídricos del cultivo (mm/ha) PPef: Precipitación efectiva (mm) Calculando entonces, la Huella Verde es:

9 Y la Huella azul… Donde: H: Uso de agua por el cultivo (m 3 /ha/Unidad de producción) RR: Riego (mm/ha) RR ef : Riego efectivo

10 –Método de Penmann-Monteith –Modelos –Otros Requerimientos del Cultivo

11 Flujo de Vapor/Evapotranspiración Gran Problema es que en pocas circunstancias se mide el flujo de vapor Ecuación de Penman Monteith es la más completa desde el punto de vista teórico, pero al momento de aplicarla la llevamos a su nivel más simple ETo El uso de estaciones meteorológicas automáticas permite el cálculo de ETo (pero no la medición de la ET)

12 Medidas Directas

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15 Metodología Eddy Covariance Ampliamente usada para medición de flujos de gas y energía en la atmósfera. (Capa Límite). Método de medición directo, no afecta el medio de medición. Matemáticamente complejo y requiere de instrumental sofisticado

16 Cierre Balance Energético La formulación y justificación del EBC radica en la primera ley de la termodinámica adaptada por los micrometeorólogos y que estipula que la energía incidente sobre un ecosistema debe ser transformada y/o utilizada en distintos procesos que ocurren en el ecosistema. Rn G LELE H Asimilación CO 2 Respiración (Wilson et al., 2002)

17 Fundamentos Campbell Sci, 2006.

18 Capa límite atmosférica The lowest layer of the atmosphere that is in direct contact with Earths surface. Conditions and processes within the ABL will react to changes at the surface within a period of less than an hour and within a distance of less than 100 km 4.5 ms -1 Capa de Mezcla z i = 1400 m Eddy por convección térmica Tarong, Queensland (AUS), stack height: 210 m, z i = 1400 m, w* = 2.5 ms -1. Photo: Geoff Lane, CSIRO (AUS) Troposfera libre Atmospheric Boundary Layer (ABL) Schmidt H Micrometeorology, Biosphere-Atmosphere Exchange. Teachers Notes, Indiana University.

19 Flujo turbulento Baldocchi, D Wind and Turbulence, Surface Boundary Layer. Teachers Note. University of California, Berkeley.

20 Burba and Anderson, Introduction to the Eddy Covariance method, General Guidelines and Conventional Workflow. Li-Cor Bioscience. Burba and Anderson, 2003.

21 Instrumentación Anemómetro Sónico Open path Gas Analyzer Higrómetro Termocupla Datalogger

22 Cierre del Balance de Energía

23 Baldocchi, gC m -2 y tC ha -1 y -1 F N <0 representan una pérdida de CO 2 de la atmósfera y ganancia por la superficie en estudio (Hutley et al. 2005; Baldocchi et al. 2001; Paw U et al. 2004; Sellers et al. 2010) Flujos de CO 2 /Intercambio de Carbono

24 Sitio de Estudio Ubicación geográfica: (33°02'S 70°44'O 660 m.s.n.m), Clima Mediterráneo Suelo franco arcilloso, C:N = 12 Precipitación Media: 233 mm T° media: 15.6 Pp 2010: 132mm Pp 2011 : 103 mm

25 Eddy Covariance Adaptación de Burba and Anderson, 2010.

26 Resultados (Bravo et al., in prep)

27 Comparison between estimated (LEe) and observed (LEo) latent heat flux over a drip-irrigated Merlot vineyard. The solid line represents the 1:1 line. S. Ortega-Farias, C. Poblete-Echeverr?a, N. Brisson Parameterization of a two-layer model for estimating vineyard evapotranspiration using meteorological measurements Agricultural and Forest Meteorology Volume 150, Issue Otros Ejemplos

28 Desafíos Nuevas Hipótesis: Cómo las fluctuaciones climáticas (Tº,pp, Rn) bajo ciertas condiciones (sequías, heladas, eventos extremos), afectan el flujo de CO 2 y la fotosíntesis. (Baldocchi, 2008) Medición de otros gases traza en la atmósfera. Combinar métodos: LIDAR, mediciones aéreas. Expansión de redes de medición para mediciones globales: distintos ambientes y países…


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