Einsatz von Szintillometrie zur Bewertung der Evapotranspiration in den saisonalen Tropen Panamas

Einsatz von Szintillometrie zur Bewertung der Evapotranspiration in den saisonalen Tropen PanamasArtikelbild
Veröffentlicht: Donnerstag, 29. September 2016 By Mario Bretfeld, Smithsonian Tropical Research Institute - Die exakte Quantifizierung der Evapotranspiration in den saisonalen Tropen Panamas stellt uns vor mehrere Herausforderungen. Während der Regenzeit, von Anfang Mai bis Ende Dezember, behindert die häufige Bewölkung die Erfassung von aus der Ferne erhobenen Daten und führt zu erheblichen Datenlücken.

Steigender Wasserbedarf

Dies gilt für das Panamakanal-Wassereinzugsgebiet (PCW) in Zentralpanama, welches Wasser für den Kanalbetrieb, für häusliche und industrielle Zwecke und für die Wasserkraftnutzung liefert.  Steigender Wasserbedarf aufgrund der Verstädterung und des Ausbaus des Panamakanals sowie der prognostizierte Übergang in eine trockenere Klimaperiode erfordern ein besseres Verständnis dafür, wie sich die Landnutzung auf die Energieflüsse und hydrologischen Prozesse auswirkt.

Entwicklung eines verbesserten hydrologischen Modells

Im Rahmen einer von der National Science Foundation unterstützten Forschungskooperation mit dem übergeordneten Ziel, "die Wechselbeziehungen zwischen Hydrologie und Mensch durch die Entwicklung eines verbesserten hydrologischen Modells in Verbindung mit einem Modell des sozioökonomischen Verhaltens zu bewerten". Es wurden mehrere Ansätze zur Messung der Evapotranspiration bei verschiedenen Arten der Landnutzung im Wassereinzugsgebiet des Panamakanals verfolgt..

Zu diesen Ansätzen gehören In-vivo-Fotosynthese- und Saftflussmessungen in Sekundärwäldern unterschiedlichen Alters und einer schattigen Kaffeeplantage, ein Wirbelstromturm in einer Weideumgebung und zwei Kipp & Zonen Large Aperture Scintillometer (LAS) der ersten Generation, die über ein grosses gemischtes Gebiet von Weide- und nachwachsenden Sekundärwaldflächen messen.

Unsere Forschungsstandorte befinden sich im 15 km2 großenTestgebiet "Agua Salud". Das Agua-Salud-Projekt wurde 2008 gegründet und ist eine Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Tropical Research Institute, der Panama Canal Authority, Panamas Umweltbehörde u anderen Partnern..

Postdoktorand Mario Bretfeld und Praktikantin Laura Lyons während der LAS-Ausrichtung

 

Anwendung der LAS Scintillometer

Die Hauptaufgaben der Scintillometer sind: 1) Prüfung, ob die  Geräte über einen identischen, weiträumigen Transekt, der sich über mehrere Landbedeckungsarten und komplexes Gelände in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit erstreckt, übereinstimmen und 2) Bereitstellung einer zusätzlichen Methode und Messskala zur Bewertung der Evapotranspiration, die die Saftfluss- und Wirbelflussmessungen ergänzt.

Im Februar 2016 haben wir zwei Scintillometer parallel installiert. An jedem Ende eines 4217 m langen Transekts befinden sich ein Empfänger und ein Sender. Obwohl die Signalstärke erwartungsgemäß gering war, stimmen die Messungen an trockenen, klaren Tagen gut zwischen den Geräten überein (~5% Differenz). Ein Vergleich der vorläufigen Daten für den sensiblen Wärmefluss zwischen den Scintillometern und dem nahe gelegenen Wirbelstromturm bestätigt zudem die Anwendbarkeit der Scintillometer während der Trockenzeit im Wassereinzugsgebiet des Panamakanals. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass sie im Allgemeinen weniger Wartung benötigen als Wirbelstromsysteme. Jedoch näherte sich die Signalstärke nach Beginn der Regenfälle Ende April erwartungsgemäß häufig dem Rauschpegel der Instrumente an.

Nächste Schritte

Unser nächstes Ziel ist die Umsetzung eines Scintillometers und die Messung über einen kürzeren Transekt (~ 2000 m), der eine 7 ha große Wasserscheide durchquert. Diese ist derzeit von 25 Jahre altem Sekundärwald bedeckt, der in der nächsten Trockenzeit abgeholzt wird. Dadurch wollen wir zuverlässige Daten über die Regenzeit erhalten und herausfinden, wie die Umwandlung von Wald in Weideland die Wasserläufe verändert.

www.ctfs.si.edu/aguasalud

 

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