한국농림기상학회지, 제 11권 제1호(2009) (pISSN 1229-5671, eISSN 2288-1859)
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, Vol. 11, No. 1, (2009), pp. 27~38
DOI: 10.5532/KJAFM.2009.11.1.027
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다중 수증기/이산화탄소 프로파일 관측 시스템의 원리와 활용

유재일, 이동호, 홍진규, 김 준
연세대학교 대기과학과/지구환경연구소

(2008년 12월 20일 접수; 2009년 01월 20일 수정; 2009년 01월 30일 수락)

Principles and Applications of Multi-Level H2O/CO2
Profile Measurement System

Jaeill Yoo, Dongho Lee, Jinkyu Hong, Joon Kim
Department of Atmospheric Sciences, Yonsei University/Global Environment Laboratory

(Received December 20, 2008; Revised January 20, 2009; Accepted January 30, 2009)

ABSTRACT
The multi-level profile system is designed to measure the vertical profile of H2O and CO2 concentrations in the surface layer to estimate the storage effects within the plant canopy. It is suitable for long-term experiments and can be used also in advection studies for estimating the spatial variability and vertical gradients in concentration. It enables the user to calculate vertical fluxes of water vapor, CO2 and other trace gases using the surface layer similarity theory and to infer their sources or sinks. The profile system described in this report includes the following components: sampling system, calibration and flow control system, closed path infrared gas analyzer(IRGA), vacuum pump and a datalogger. The sampling system draws air from 8 inlets into the IRGA in a sequence, so that for 80 seconds air from all levels is measured. The calibration system, controlled by the datalogger, compensates for any deviations in the calibration of the IRGA by using gas sources with known concentrations. The datalogger switches the corresponding valves, measures the linearized voltages from the IRGA, calculates the concentrations for each monitoring level, performs statistical analysis and stores the final data. All critical components are mounted in an environmental enclosure and can operate with little maintenance over long periods of time. This report, as a practical manual, is designed to provide helpful information for those who are interested in using profile system to measure evapotranspiration and net ecosystem exchanges in complex terrain.

Keyword: Multi-level profile system, H2O/CO2 concentrations

MAIN

적요

연직으로 여러 높이에서 측정된 기체의 농도는 다양한 목적에 활용될 수 있다. 예를 들어, 복잡지형에 위치한 우리나라의 일반적인 산림유역에서 에디공분산방법에 의한 증발산 및 이산화탄소 순생태 교환량(Net Ecosystem Exchange, NEE)을 관측하기 위해서는 수평 및 연직 이류(advection)와 저류(storage)항의 효과를 정량화해야 한다. 그리고 미량 기체의 발원 및 흡원을 추적하거나 관측의 발자국 분석을 위해서도 필요하다. 수증기와 이산화탄소의 연직 농도 분포는 일반적으로 에디공분산 플럭스 타워에 보조 장치로 설치되는 다중 기체 프로파일 관측시스템(이하 프로파일 시스템)에 의해 측정된다. 이 시스템은 다른 미기상 관측기기와는 달리 서로 독립된 여러 기기와 장치들이 하나의 목적을 위해 결합되어 작동되기 때문에 사용방법과 기기의 운영/유지/보수에 많은 어려움이 따른다. 현재 전세계적으로 플럭스 타워 관측과 함께 이용되고 있는 프로파일 시스템은 대부분 미국의 캠벨사(Campbell Sci. Inc.)에서 제작/판매하는 시스템과 개별 연구자들이 각자의 목적과 관측환경에 적합하도록 자체 제작한 시스템으로 구분된다. 연세대학교 대기과학과 생물기상/생지화학 연구팀은 2005년부터 광릉 산림유역의 활엽수림과 침엽수림에 미국 캠벨사에서 제작한 두 개의 프로파일 시스템을 설치/운영하며 다양한 기술적, 이론적 경험과 지식을 축적해 왔다. 이 총설에서는 복잡지형 산림에서의 물과 탄소의 순생태 교환량 관측에 중요한 도구로 사용되는 프로파일 시스템의 원리, 구성, 활용 방법에 대해서 소개한다.

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