{"id":420,"date":"2022-09-07T09:30:48","date_gmt":"2022-09-07T09:30:48","guid":{"rendered":"https:\/\/hiilipuu-prod-22.atm.helsinki.fi\/hiilipuu\/?p=420"},"modified":"2022-09-07T09:30:50","modified_gmt":"2022-09-07T09:30:50","slug":"miten-mallittaa-yhteyttamista","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/2022\/09\/07\/miten-mallittaa-yhteyttamista\/","title":{"rendered":"Miten mallittaa yhteytt\u00e4mist\u00e4?"},"content":{"rendered":"\n
\n
\n

Vuosien mittaaminen on tuottanut paljon informaatiota mets\u00e4n toiminnasta ja eri prosesseista kuten yhteytt\u00e4misest\u00e4, haihdunnasta<\/a> ja hengityksest\u00e4. Tied\u00e4mme suurin piirtein, miten puu toimii eri vuodenaikoina vaihtuvissa valo-, maankosteus- ja l\u00e4mp\u00f6tilaoloissa. T\u00e4m\u00e4 tieto voidaan ilmaista matemaattisilla malleilla, joilla voidaan my\u00f6s ennustaa puun tulevaa k\u00e4ytt\u00e4ytymist\u00e4. Matemaattinen mallintaminen on tutkimusmaailmassa tyypillinen tapa kuvata ilmi\u00f6it\u00e4 eksaktisti ja tiiviiss\u00e4 muodossa. Malleja tarkastellessa on kuitenkin aina muistettava, ettei malli kerro todellisuudesta muuta kuin mallin muuttujien verran.<\/p>\n\n\n\n

Sivujen Hiilipuu-animaatio<\/a> esitt\u00e4\u00e4 yhteytysnopeutta, joka on laskettu melko suoraviivaisilla ja yksinkertaistetuilla matemaattisilla malleilla k\u00e4ytt\u00e4en Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4 mitattua s\u00e4\u00e4t\u00e4 ja maan olosuhteita. Malli sis\u00e4lt\u00e4\u00e4 yleisimm\u00e4t ymp\u00e4rist\u00f6vasteet<\/a>, kun taas esimerkiksi kasvin sis\u00e4isen tilan muutos on suurimmaksi osaksi j\u00e4tetty pois. T\u00e4m\u00e4 tarkoittaa sit\u00e4, ett\u00e4 t\u00e4ss\u00e4 esitetyt vasteet eiv\u00e4t v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4tt\u00e4 ole samanlaisia ymp\u00e4ri vuoden vaan ne saattavat muuttua ajassa.<\/p>\n\n\n\n

Yhteytysmalli on monikertaistava yht\u00e4l\u00f6 p\u00e4\u00e4asiallisista vaikuttavista ja rajoittavista tekij\u00f6ist\u00e4:<\/p>\n\n\n\n

P = f(LAI) \u2022 f(PAR) \u2022 Min{f(VPD), f(REW)} \u2022 f(T) \u2022 f(Tmin<\/sub>) \u2022 f(S) \u2022 f(CO2<\/sub>)<\/p>\n\n\n\n

P kuvaa yhteytt\u00e4mist\u00e4, tai pikemminkin hiilivuota, jonka yhteytt\u00e4minen saa aikaan, f() tarkoittaa yht\u00e4l\u00f6\u00e4 ja edustaa jokaisen tekij\u00e4n vaikutusta yhteytykseen.<\/p>\n\n\n\n

N\u00e4in muotoiltuna kunkin hetken suurin mahdollinen yhteytt\u00e4misnopeus m\u00e4\u00e4r\u00e4ytyy lehtien pinta-alan (LAI), valon intensiteetin (PAR)<\/a> ja hiilidioksidin (CO2<\/sub>)<\/a> mukaan. Ymp\u00e4rist\u00f6 ei kuitenkaan aina ole optimaalinen, ja silloin muut tekij\u00e4t kuten ilman kosteus (VPD)<\/a>, vuorokauden minimil\u00e4mp\u00f6tila (Tmin<\/sub>), l\u00e4mp\u00f6tila (T)<\/a>, l\u00e4mp\u00f6tilahistoria (S) tai maankosteus (REW)<\/a> s\u00e4\u00e4t\u00e4v\u00e4t ja rajoittavat yhteytt\u00e4misnopeutta.<\/p>\n\n\n\n

Alla on esitetty kunkin tekij\u00e4n vaikutus:<\/p>\n\n\n\n

LAI<\/strong> (“Leaf Area Index”) tarkoittaa lehtialaindeksi\u00e4, mik\u00e4 kuvaa lehtien m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 latvuksessa. Periaatteessa lehtien m\u00e4\u00e4r\u00e4n kasvaessa my\u00f6s yhteytt\u00e4misnopeus kasvaa. Lehdet kuitenkin varjostavat toisiaan joten puu kohdentaa voimavaroja lehtiin eri tavoin latvuksen eri osissa. N\u00e4in ollen LAIn kasvaessa latvuksen yhteytt\u00e4misnopeus kasvaa hidastuen.<\/p>\n\n\n\n

LAI:n ja yhteytyksen suhde voidaan ilmasta matemaattisesti:<\/p>\n\n\n\n

f(LAI)= 1 \/ K * (1 \u2013e\u2013K * LAI<\/sup>).<\/p>\n\n\n\n

Mittausasemallamme Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4 LAI = 8 m2<\/sup>\/m2<\/sup>ja K = 0.18.<\/p>\n\n\n\n

PAR<\/strong> (“Photosynthetically Active Radiation”) tarkoittaa valon intensiteetti\u00e4<\/a>. Valon vaikutus yhteytt\u00e4misnopeuteen on kyll\u00e4styv\u00e4 ts. pienill\u00e4 valon intensiteeteill\u00e4 valon lis\u00e4\u00e4ntyminen vaikuttaa yhteytt\u00e4misnopeuteen voimakkaasti, mutta kirkkaassa valossa yhteytt\u00e4miskoneisto toimii jo t\u00e4ydell\u00e4 teholla eik\u00e4 kasvi siis voi en\u00e4\u00e4 hy\u00f6ty\u00e4 valon lis\u00e4\u00e4ntymisest\u00e4 eli nopeuttaa yhteytt\u00e4mist\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

PAR-s\u00e4teilyn ja yhteytyksen v\u00e4lisen suhteen voi ilmaista matemaattisesti yht\u00e4l\u00f6ll\u00e4:<\/p>\n\n\n\n

f(PAR) = Pmax<\/sub> * PAR \/ (PAR + B).<\/p>\n\n\n\n

Mittausasemallamme Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4 Pmax<\/sub>= 9 \u00b5mol m\u20132<\/sup>\u00a0s\u20131<\/sup>\u00a0ja B = 600 \u00b5mol m\u20132<\/sup>\u00a0s\u20131<\/sup>.<\/p>\n\n\n\n

VPD<\/strong>\u00a0(“Vapour Pressure Deficit”) tarkoittaa\u00a0ilman kyll\u00e4styspaineen vajausta. Se on ekologiselle tutkimukselle tyypillinen suure kuvaamaan\u00a0ilmankosteutta<\/a>. Mit\u00e4 suurempi vajaus, sit\u00e4 kuivempaa ilma on. Haihdunta eli veden kulkeutuminen kasvista ilmaan lis\u00e4\u00e4ntyy, kun ilma kuivuu. Kasvi stressaantuisi ja saattaisi jopa kuivua ilman haihdunnan kontrolloimista. Liian vedenh\u00e4vikin minimoimiseksi\u00a0ilmaraot<\/a>\u00a0eli lehden pinnalla olevat huokoset sulkeutuvat sen verran, ett\u00e4 kasvi pystyy selviytym\u00e4\u00e4n, sill\u00e4 vesi haihtuu juuri n\u00e4iden ilmarakojen kautta. Toisaalta ilmarakojen kautta hiilidioksidi kulkeutuu ilmasta lehtiin, joten ilmarakojen sulkeutuminen hidastaa haihdunnan lis\u00e4ksi my\u00f6s yhteytt\u00e4mist\u00e4.<\/p>\n\n\n\n

VPD:n yhteytt\u00e4mist\u00e4 rajoittavan suhteen voi ilmaista matemaattisesti n\u00e4in:<\/p>\n\n\n\n

f(VPD)= e\u2013H*VPD<\/sup>.<\/p>\n\n\n\n

Mittausasemallamme Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4\u00a0 H = 0.02.<\/p>\n\n\n\n

REW<\/strong> (“Relative Extractable Water”) tarkoittaa kasveille vapaan veden m\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 maassa<\/a>. Maan kuivuminen aiheuttaa lehdiss\u00e4 samanlaisen reaktion kuin suuri VPD eli kuiva ilma: ilmaraot sulkeutuvat ja hiilidioksidin virtaus lehtiin hidastuu, mist\u00e4 seuraa my\u00f6s yhteytt\u00e4misen hidastuminen.<\/p>\n\n\n\n

REW:n yhteytt\u00e4mist\u00e4 rajoittavan suhteen voi ilmaista matemaattisesti n\u00e4in:<\/p>\n\n\n\n

jos  REW \u2265 REWCRIT,   <\/sub>f(REW) = 1,
jos  REW < REWCRIT<\/sub>,  f(REW) = Max { 0 , REW  \/  REWCRIT<\/sub> }.<\/p>\n\n\n\n

Mittausasemallamme Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4\u00a0 REWCRIT<\/sub>\u00a0= 0.45.<\/p>\n\n\n\n

T<\/strong> eli l\u00e4mp\u00f6tila<\/a> vaikuttaa yhteytysnopeuteen kolmella eri tavalla ottaen huomioon viimeisen 24 tunnin minimil\u00e4mp\u00f6tilan (Tmin<\/sub>), hetkellisen l\u00e4mp\u00f6tilan (T) ja l\u00e4mp\u00f6tilahistorian (S). Jos viimeisen 24 tunnin minimil\u00e4mp\u00f6tila on alle nollan, laskee yhteytysnopeus ja jos l\u00e4mp\u00f6tila on ollut alle kymmenen pakkasastetta, yhteytyst\u00e4 ei tapahdu ollenkaan. Matemaattisesti se voidaan ilmasta n\u00e4in:<\/p>\n\n\n\n

    f(Tmin<\/sub>) = Max { 0 , Min { 1, (T0min<\/sub> \u2013 Tmin <\/sub>) \/ T0min <\/sub>} }.<\/p>\n\n\n\n

Mittausasemallamme Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4 T0min<\/sub> = \u201310 \u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

Kasvin valmius yhteytt\u00e4\u00e4 on erilainen eri vuodenaikoina: maksimi kes\u00e4ll\u00e4, minimi talvella jne. T\u00e4t\u00e4 prosessia s\u00e4\u00e4telee l\u00e4hinn\u00e4 ilman l\u00e4mp\u00f6tila. S (“Stage of acclimation”) kuvaa yhteytt\u00e4misnopeuden kausiluonteisuutta eli kasvin sopeutumista muuttuvaan l\u00e4mp\u00f6tilaan. S edustaa kasvin kyky\u00e4 seurata ja tahdistaa biologinen aktiivisuus vuodenajan tarjoamien mahdollisuuksien mukaiseksi kuitenkin riskej\u00e4 kuten hallatuhoja minimoiden. P\u00e4ivitt\u00e4inen S riippuu l\u00e4mp\u00f6tiloista, jonka kasvi on kokenut edellisten p\u00e4ivien kuluessa. S seuraa ilman l\u00e4mp\u00f6tilaa aikavakiolla \u03c4, joka yleens\u00e4 on 150 h. T\u00e4m\u00e4 voidaan ilmaista aikaderivaattana:<\/p>\n\n\n\n

dS\/dt = ( T(t) \u2013 S(t) ) \/ \u03c4 .<\/p>\n\n\n\n

S:n vaikutus yhteytykseen voidaan ilmaista matemaattisesti n\u00e4in:<\/p>\n\n\n\n

    f(S) = 1 \/ (1 + ec*(S\u2013TS<\/sub>)<\/sup> ).<\/p>\n\n\n\n

Mittausasemallamme Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4 c = \u20130.25 ja TS<\/sub> = 5.5\u00b0C .<\/p>\n\n\n\n

Hetkellisen ilman l\u00e4mp\u00f6tilan vaikutus voidaan ilmaista n\u00e4in:<\/p>\n\n\n\n

    f(T)=1\u2013ecT<\/sub>*(T\u2013T0<\/sub>)<\/sup>.<\/p>\n\n\n\n

Mittausasemallamme Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4<\/p>\n\n\n\n

T0<\/sub>\u00a0= \u20135 \u00b0C ja cT<\/sub>\u00a0= Min {-0.1, 0.5 * ( f(S)\u20131) }<\/p>\n\n\n\n

CO2<\/sub><\/strong>. Mit\u00e4 enemm\u00e4n hiilidioksidia<\/a> on ilmassa, sit\u00e4 enemm\u00e4n on yleens\u00e4 yhteytyst\u00e4kin, kunhan muut olosuhteet ovat kohdallaan. Hiilidioksidin yhteytyst\u00e4 rajoittavaa suhdetta voi kuvata matemaattisesti n\u00e4in:<\/p>\n\n\n\n

     f(CO2<\/sub>)=(CO2 <\/sub>\u2013 \u03b3) \/ (CO2<\/sub> + \u03b3 + KCO2<\/sub>) * (CO2ref<\/sub> + \u03b3 + KCO2<\/sub> ) \/ (CO2ref<\/sub> \u2013 \u03b3).<\/p>\n\n\n\n

Mittausasemallamme Hyyti\u00e4l\u00e4ss\u00e4 CO2ref<\/sub>=400 ppm, \u03b3=50 ppm ja KCO2<\/sub>=500 ppm.<\/p>\n\n\n\n

Samantyyppisen mallin yksityiskohtainen kuvaus:<\/p>\n\n\n\n

M\u00e4kel\u00e4, A., Pulkkinen, M., Kolari, P., Lagergren, F., Berbigier, P., Lindroth, A., Loustau, D., Nikinmaa, E., Vesala, T., and Hari, P. 2008. Developing an empirical model of stand GPP with the LUE approach: analysis of eddy covariance data at five contrasting conifer sites in Europe. Global Change Biology, 14, 92-108.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Vuosien mittaaminen on tuottanut paljon informaatiota mets\u00e4n toiminnasta ja eri prosesseista kuten yhteytt\u00e4misest\u00e4, haihdunnasta ja hengityksest\u00e4. Tied\u00e4mme suurin piirtein, miten puu toimii eri vuodenaikoina vaihtuvissa valo-, maankosteus- ja l\u00e4mp\u00f6tilaoloissa. T\u00e4m\u00e4 tieto voidaan ilmaista matemaattisilla malleilla, joilla voidaan my\u00f6s ennustaa puun tulevaa k\u00e4ytt\u00e4ytymist\u00e4. Matemaattinen mallintaminen on tutkimusmaailmassa tyypillinen tapa kuvata ilmi\u00f6it\u00e4 eksaktisti ja tiiviiss\u00e4 muodossa. Malleja… Read More »Miten mallittaa yhteytt\u00e4mist\u00e4?<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"neve_meta_sidebar":"","neve_meta_container":"","neve_meta_enable_content_width":"","neve_meta_content_width":0,"neve_meta_title_alignment":"","neve_meta_author_avatar":"","neve_post_elements_order":"","neve_meta_disable_header":"","neve_meta_disable_footer":"","neve_meta_disable_title":"","footnotes":""},"categories":[25],"tags":[],"class_list":["post-420","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-artikkelit"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/420","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=420"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/420\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":429,"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/420\/revisions\/429"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=420"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=420"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.hiilipuu.fi\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=420"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}