Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB...

16
UNCORRECTED PROOF Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide exchange rates of ecosystems: past, present and future DENNIS D. BALDOCCHI Ecosystem Science Division, Department of Environmental Science, Policy and Management, 151 Hilgard Hall, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720-3110, USA Abstract The eddy covariance technique ascertains the exchange rate of CO 2 across the interface between the atmosphere and a plant canopy by measuring the covariance between fluctuations in vertical wind velocity and CO 2 mixing ratio. Two decades ago, the method was employed to study CO 2 exchange of agricultural crops under ideal conditions during short field campaigns. During the past decade the eddy covariance method has emerged as an important tool for evaluating fluxes of carbon dioxide between terrestrial ecosys- tems and the atmosphere over the course of a year, and more. At present, the method is being applied in a nearly continuous mode to study carbon dioxide and water vapor exchange at over a hundred and eighty field sites, worldwide. The objective of this review is to assess the eddy covariance method as it is being applied by the global change community on increasingly longer time scales and over less than ideal surfaces. The eddy covariance method is most accurate when the atmospheric conditions (wind, temperature, humidity, CO 2 ) are steady, the underlying vegetation is homogeneous and it is situated on flat terrain for an extended distance upwind. When the eddy covariance method is applied over natural and complex landscapes or during atmospheric condi- tions that vary with time, the quantification of CO 2 exchange between the biosphere and atmosphere must include measurements of atmospheric storage, flux divergence and advection. Averaging CO 2 flux measurements over long periods (days to year) reduces random sampling error to relatively small values. Unfortunately, data gaps are inevitable when constructing long data records. Data gaps are generally filled with values produced from statistical and empirical models to produce daily and annual sums of CO 2 exchange. Filling data gaps with empirical estimates do not introduce significant bias errors be- cause the empirical algorithms are derived from large statistical populations. On the other hand, flux measurement errors can be biased at night when winds are light and intermittent. Nighttime bias errors tend to produce an underestimate in the measurement of ecosystem respiration. Despite the sources of errors associated with long-term eddy flux measurements, many investigators are producing defensible estimates of annual carbon exchange. When measurements come from nearly ideal sites the error bound on the net annual exchange of CO 2 is less than 650gCm 22 yr 21 . Additional confidence in long-term measurements is growing because investigators are producing values of net ecosystem productivity that are converging with independent values produced by measuring changes in biomass and soil carbon, as long as the biomass inventory studies are conducted over multiple years. Keywords: Biosphere±atmosphere interactions, carbon dioxide, ecosystem physiology, microme- teorology Received ?????? 2003; revised version received ?????? and accepted ?????? 2003 Correspondence: D. D. Baldocchi, tel. 510 642 2874, fax 510 643 5098, e-mail: [email protected] GCB - 0629 Global Change Biology (2003) 9, 1±14 ß 2003 Blackwell Publishing Ltd 1

Transcript of Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB...

Page 1: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

��������� ��� � �� ������� ��������� ��� � �������������� ����� �������� ����� �� ���������� ����� ��������� ������

���� � � � � � � ���� �

��������� ����� � ���� ���������� �� �� ��������� ������ ����� ��� ����������� ��� ������ ����� �� ����� ��

��������� ��������� ��������� �� !"#$%&��$� ��

��������

��� � �� ������� ��������� ���������� ��� �������� ���� �� ��� ������ ��� ���������

������� ��� ���������� �� � ����� ����� � ��������� ��� �� ������� �������

������������ �� ������� ��� ������ �� ��� ������ ������ ��� ����� ���� ��� �����

��� ������ �� ��� ��� �������� �� ������������ ����� ���� ���� ��������� �����

����� ���� ���������� ����� ��� ���� ���� ��� � �� ������� ����� ��� ������

�� �� ��������� ���� ��� � �������� ������ �� ������ ����� ������� ����������� �����!

���� �� ��� ���������� � �� ��� ������ �� � ���� �� ����� �� �������� ��� ����� ��

����� ������ �� � ����� ���������� ��� �� ��� ������ ����� �� ����� ����

�������� �� � �� � ����� �� ����� ���� ������ �������� ��� ��"���� � �� ����

�� ��� �� �� ������ ��� � �� ������� ����� �� �� �� ����� ������ � ��� ������

������ �������� �� ����������� ������ ���� ������ �� � �� ���� ���� ���� ���������

��� � �� ������� ����� �� ���� �������� ���� ��� ����������� ��������� #����

������������ ������� ���$ ��� ����� ��� �������� ��������� �� ����������� ��

�� �� ������� �� ���� ������� ��� �� ������ ������� ������ %��� ��� � �� �������

����� �� ������ � �� ������� �� ������� ��������� �� ����� ����������� ����!

����� ���� �� ���� ����� ��� �������������� �� ��� �������� ������� ��� ��������� ��

���������� ���� ������ ������������ �� ����������� �������� ���� � ������� ��

� �������

� ������� ��� ���� ������������ � �� ���� ������ #�� �� ���$ ������ �����

�������� ����� �� ������ �� ����� ������ &������������ ��� ���� ��� ��� ������ ����

������������ ���� ��� ������� ��� ���� ��� �������� ����� ���� ����� ������ ����

����������� �� ��������� ����� �� ������ ��� �� ������ ���� �� ��� ���������

'������ ��� ���� ���� ��������� ��������� � ��� �������� ����������� ���� ������ ��!

����� ��� ��������� ���������� ��� ��� � ���� ����� ����������� ������������ �� ���

����� ���� ���� ����������� ������ ��� �� ����� �� ����� ���� ���� ��� ����� ��

������������� (�������� ���� ������ ��� �� ������ �� ������������ �� ��� �����������

�� �������� ������������

������ ��� ������� �� ������ ��������� ���� ����!���� � ���� ������������� ���

�� ���������� ��� �������� ��������� ��������� �� ������ ������ ��������� %���

������������ ���� ���� ����� ���� ����� ��� ����� ���� �� ��� ��� ������ ��������

�� ��� �� ���� ���� �)* ����� ��+� �������� ��������� �� ����!���� ������������

�� ������� ������� �� ���������� ��� �������� ����� �� ��� �������� ������� �� ����

��� ��� ������ ���� ��������� ����� ������ � ��������� ������� �� ������� ��

���� ������� �� ���� �� ��� ������� �� ����� ������ ��� ������� � �� �������� �����

'��(����) � ������������������ ������� ���� ������ � �� ��� ��������� ���� ��� �� � �����!

������� �

*��� �� ++++++ #$$&, �� ��� ����� ���� �� ++++++ ��� �������� ++++++ #$$&

��������������" �� �� �������� � ���� �#$% &'( ()*'� +�� �#$%&', #%-)� �!�� �" �������� .���/������0�������/

��� ����1����� ���� � � ��� � 2(%%,3 ,� $�$'

� (%%, ����04��� 5/�� �� � �� +

Page 2: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

-����������

� �� �� +��/� �+ �/�� �������� � ��� � � ���� ����� �

�� ��� ��� ������ ������� �+ ���������� 26/�� � �� ����

$---7 1� ��� �� ���� (%%$3� �/�� 4��0 ��8/ ��� ��� ������!

���� �+ ������ � �� �� +�/��� �� ��/���� �� ��� ��������

��� ������ � �� ������ ��� ������ ��� ���� �� ����� �+

���9��� �� 9 �/�� ������ ��� ������ �+ �������

:��� � ���� ����� /��� �� ������ ��� ������ ������ � �+

��������� ���������� ���/�� ���+ �/9����� 2; ��� �� ����

$-)(7 ������< �� ���� $--$3 ��� 4����!����� 2������� �� ����

$--,3 ��� �� � 2 9 � ���� = �/��� ����� $--#7 1�/����

= �� ��� $--*3 ��������� :�� ����� �+ �/9���� ��� �������

������� � ��� � �� � �� �� ����/�� � /���� 9�� �� ��� �+

������ +�/��� ��� �� ��+ �� ��9 ��������� �������� +/��!

� ��� 2���/�<� = >���� $-&-7 ������< �� ���� $--$3� :��

���� ��� ��������� �+ � �/9���� �� � ���+ �� � �������

�9�� � ����� �� ��� �� �� ��4�9��� ��� ����/�� � ���� ���

��� +����� ;�� �������� ��� ���/�� ���������� �+ � �/!

9���� � � �� ��� �/���� �+ ���9�� ���� ��� �� ����/���

������ ��� ���� � �+ � ����� ������ 4 �� � � ����������

� �� +����� �� �� �� ��/�� ������ � � � ++ �/�� �� �������

4 �� � � ���� �� ��� ���+ ������ ��� ���/��� 9�� �� � ��

���� �� ��� � ������������ �7 ��/���� �+ 9�� �� �� ���/��

��� ���� ��� �� �+ ���+ ������������ � �� �/� �� �����

��9 �������� ��� 9��� ��� ��� ���� � ������������ �

����� �� 2����4���� = 6� ��� $--,3� � � ������ ��� ���� ��

������ ���� � ������� �� � �� � �������� �� � ��� �+

��������� � ����� 9��� ����� �������� �� ��� ���� ��

9�� �� � �� �+ ��� �( �++�/� +��� ��� �� � 2 9 � ���� =

�/��� ����� $--#7 �4 �� ���� (%%$37 ��� ���++ � ��� �+

���� �� 9�� �� �� +�� �� � ���� ��� �� ��� ����� $%%? �/�

�� ���� �� ��� ���� � �� � ����/��� �� ��/��� �/�� �����

��������/�� ��� ������

����� ������ ��� +���� �����/��� �� �/9����� ��� ��

����� + ��� � �������� � ��� ��������/��� � ��� �( ���

�/� � ��� �� � /�/���� ���� 4��� ��� � 8/��� +� � ��!

9 ��������� �������� +/��� ��� 2; ��� �� ���� $-)(7 ������<

�� ���� $--$3� � ��� ����� ����� ���� � � ������� �9�� ���

�� � �� ����/�� ���� ��� �� �� ��� �� <������� �����/���

��9���� � �� ������� :���� ���/�� ����/���� ��� �+ �����

�����/��� 4 �� ��� �( ���������� �� + ���� ��� �� �����!

�� ���+ ������� ���4���� ������� �+ ��� �� � 2 9 � ����=

�/��� ����� $--#7 /�� �� ���� $---7 ��9 ���� �� ���� (%%(3�

������/� � ������ �� ����� � ��� � ����������� ��������

2�� � ���� 4��� ����/� � ��� ��� ����� ������ ��!

���� � �+ ��� �����!�� � ������3 � ++/��� � ��� ������ ���

������ � ����� ���� 2������� �� ���� $--,3� ��� �/�!

������� �� � ���� ��� �� 2/�� �� ���� $---3� �����8/������

��� ����� �+ +/��� ��� ��+ � � ��� �������� �+ ������!

������ �( ������ � �� ��9 ��������� ����/���� ��� 2��

�������� �� 4����!����� ��������3 � ++�� +��� �����

��������4 �� ����������� ������������ �������/��!

����� 2������� �� ���� $--,7 6/ �� �� ���� $--#3�

:�� ���� � ���� ����� �+ ������� � ��� ���������

������ ������ � �+ �� ��������� �9�� �/�� ��� �����

�9��9�� 8/��� +� � �������� ���� �� �+ � �����

2����0 �� ���� (%%$3 ��� �� � ������ 2��/����� �� ����

$--)7 �� �� ���� (%%$3� �� �� �� ���� �9������ ��/� �� �+

� ����� ���� � ����/�� ��� ����� �+ ���/�� ��� �� ����

����/�� 9 ��� ;/���������� +����� � ����� �9������

��/� �� ���� �� �������� � ����� ��� �� ����� ����������

���� �� � � ������ �� ������ �� �� �� ��� �� ���� ���!

�/�� �� �� ���� ��� ��������� ������ 2���+��� �� ���� (%%$7

����0 �� ���� (%%$3� � �� ������ ��� �����/��� 4��� ����!

���� � ����� ���� �� ���� ����� � ����� � <� ��������

/��������� 9� ���� ��� ��� ���/�� �+ ������ ���� � ����!

����� ����4 ��/�� 2����0 �� ���� (%%$3 ��� 4��� ���� ��

��� ��������� ��� �/�� !� �� ��� �/�� !���� �� ���/��/��

�+ +����� ������ 2����� �� ���� (%%$3� :���� ��� ���� ����!

� ��� � � ��� ��� 4 �� ����/� � �������� ���� �� � �� �

������ �9����� ��� :���� �� �� +��� � � �� ���� �+

���� �� 9�� �� � �� 29��� ��� ��� ��� <�����3 � �/�0 ����!

�� ��� �� � ������ 2�� �� ���� (%%$3� �� ���� ����� ��

8/��� +� �� � ������ � ���4 ��� +��� ����� 2��/�����

�� ���� $--)3�

�� ������ ����� ��� ���� ��9�� ���� ����� 8/� ���

���� �� �� �� �������� 9� 4�� �� ������ ���������

������ ������ � 26/�� � �� ���� $---7 �������� �� ����

(%%%7 1� ��� �� ���� (%%$3� ;�/� +������ ����/�� +�� �� �

���/��� ��� @��� ����������� � � � �����!������� ���

������ ����/�� � ���9 ��� ��������� �� ��� ��� 4 �� �

������ �� �������� ��� �( ������ � �+ � 4���� ������!

��� � ��� ��� ���� ��� � �� �� ��� ������!����� �8/ 9�!

���� �� ��� �/9����� ��� �� ���� ���� +�� ���� � � �(

������ � �+ ���9��� ��������� ��� ���� ��9�� ���� ����!

� 8/� ����/��� � � ���� ����/�� �+ ��� ������ � �� ��

������ � ������ ��� ����������������� ����+���� :� �

���0 � ������� ���� �� /� � � ������������ ��� ������

�� �������� ����/������� �+ ��� ��9�� ���� ���4��� 9��!

� ��� 4 �� 9���� �� ��� ������ ���������� �� +�/��/�� ���

2�������� �� ���� $-))7 A����� $--%7 ���B��� ��� $--$7

������4� $--#3� :� ����� ��� ���� �������4 �� �� � ����!

� 8/�� ������ ��� +�/� +����� ��� ��������� ��� �/� ��� � !

���� ��� ��� � ���4��� � �/����� ������ ��� ��9����

0 �������� 2���� �� $--'3� ��� + ������ ��� ����� 8/� �

������� �+ ����/� � ��������� �( ������ � ������ �

������/� �+ � ��� ������� ��� � +��� ��/�� �� �����

2C�+�� �� ���� $--,7 �������� �� ���� (%%$�3�

:�� ���� ��9�� ���� ������ � ���� �/����� ����� ��

��/�� � ��������� ���� ��� �� ���� + ������ � ��� ��

/��� �� 8/��� +� ��4 �( ������ � ����� �+ 4���� ���!

������� ������� �� ��9 ��������� ����/���� ��� 2�4

�� ���� �/�� ����3� ��� 4��� �� ��� ������� ��� ���� ��

��� ������ ��� �� /��� �� ������ ���� ����� 8/��� ���

�/�� �� ��� �++���� �+ � ��/������ ��� ����� � � 2������

�� ���� (%%(7 ���� �� ���� (%%(3 �� ����� +/��� ���� ����

2�������� = A� ��� $--&7 �4 �� ���� �/�� ����3�

��

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

� � � � � � � ���� �

Page 3: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

0� �/9����� ��� ��������� ��� ���� ��9�� ����

������ ��� � � ��� ���� ���� :� � ������ � ���� ���� �!

����" 2$3 �9�� +��� ����� �7 2(3 4��� ��� ��9 ���������

���� � ��� ��� ������7 ��� 2,3 4��� ��� /������ � 9� �!

��� �� ������� /�4 �� +�� �� �������� � ������� A ���!

� �� �+ ����� ���/��� ��� ��� ��/�� �������� � ������ �

��� ���������� �� �+ ��� ���� ��9�� ���� ����/�������

2�������� �� ���� $-))7 ;�0�� = C ��/��� $--#7 @������

= ��� (%%(3� 4� �� �� � +� 4��� ��� ����� �9�� � ��

�� ����/�� �� �� ��� ���/�� �/�� 2@���� �++ �� ���� $--&3�

�� +��� ������9���� ��� ������� ���/���� +�� �� � �������

:�� ���� ��9�� ���� ����� 8/� ��� ��������� �� � � ��

+��� ������� �+ ��� ����� ��� ����/� �� ����/��

����� ��9� ���� ����� 4��� ���/��� ����/��� +��� ����

��9�� ���� ����� 8/� � � ��� ����� ��� ����� �+ ��� ���!

������ ����/�� 9 �� ����/��� 4 �� ������ ���� ���!

�� ��� ������� 2>����� �� ���� $--&7 5 �9���� = ������

(%%%3� :�� ���� ��9�� ���� �������� ����/� �� �

4��0 � +�9�� ���� �� /��������� ��� ������ � �� ������

�� ����+/��� ��!�9��/�� � ������ /��� �� �������� +�/�

����/������� 2@������ = ��� (%%(3 ��� �� ����/��!

� �������� 9� ��/� �� 4 �� ������ 2C ���� = ������!

�� � (%%$3 �� � ����� �9����� �� �� ������� � +�/�

��� ����� 2���+��� �� ���� (%%$7 �/�� � �� ���� (%%(3�

����/�� �� ���� ��9����� ��9� ���� ���� � ��� ����

������ ��� ����/�� ���� ����� ��� 8/��� ��� ��8/ ��

/�� �+ ��� ���� ��9�� ���� ������ �9�� �������� � ��

��� ��� ��� �9�� ���! ���� ���������� ����� � � ���� ��

����/�� � ������������ ��9 �4 ��� ���� ��9�� ����

����� 8/� ��� � ��/�� �� ��� �� ��� � � ��� ���� :�

��� �9� �� � ��� �" 2$3 ������� �� �9��9 �4 �+ ��� � ����!

��� ��9�������� �+ ��� ����� 8/�7 2(3 � ��/�� �� �������!

��� +�/���� ��7 2,3 ������ ��4 � ��� �� ���� �� ��

������/�� �� �� ��� ������ �/�� �+ ��� ������ � �� ��

������ � ���4��� ���������� ��� ��� ���������� �9��

���� ��� ���! ���� �/�+���� ��� 2'3 � ��/�� � ���� ��� �+

+/�/�� ���������

.��������� � ��������

D�� �+ ��� ���� ��9�� ���� ����� 8/� ��� ����������� �

������ ������ � � ��� �� ������ �+ �/�� ���� ������ ����

���� ��� ���� E���� ��9�� ����F ����/��� �9�� ,%%

������� ��� �9�� ##% ������ ��+����� �� ��� ����� �/�

��� ����� ���� E���� �������� ��F� :�� ���/��� /�� �+ �� �

������ ��� ��� �9��9�� ���������/���� �������� � � �/ ��

�� � ��� � ����� �+ +/��������� �������� � ��� + ���� �+

+�/ � ����� �� ��� � ������������ � ��� �� ������!

�� ��� ��9��������� ����� ���� 4 �� ��������� ��� �!

���/������ ����/���� ��� ���� ��8/ � � �� �������� ��

�� � ���� �� � 9� � �� �+ �/�9�� �+ ��� � ����� �+ ��������

���� � �� ������������ ���� ��� �� �+ ��� ���� ��9��!

���� �������

� � ������ 6������� � ���� ��� 4 �� ������ �� � ���

������� ��� +����4��0 +�� ��� ���� ��9�� ���� ����� 8/�

26�������� $)-#3� � ���0 �+ ����/������ ��� ��4�9���

� ������ ��� ���� ��� �� �+ ��� ���� ��9�� ���� ������

/�� � $-(&� 4��� ������ 2$-,%3 ����/���� � ��/�� ��

������/� �����+��� ��� ��!������ 6�������F ������� 4 ��

� ���� ����� ����/����� ��� ��� �!����� ���� �� � �

:�� ���� 4�9� �+ ��9�������� � ��� ���� ��9�� ����

����� 8/� ���� �+��� C���� C�� ��� 4 �� ��� ��9����!

���� �+ +��� ������� � ���!4 �� ���������� ���

����������� ��� � ��� ����/���� 2�4 ����0� $-#$3�

:�� + ��� ����4�� ���� ��9�� ���� ��/� �� 4��� ���!

�/���� �9�� ����� 9� ���� �� �� ������� 4 �� ���������

��9�� ����� � ��� 4 ���� �/��� �� ��� ��� ���� +��/���

�� ��� ���/��/�� �+ �/��/����� � ��� ��������� � ��/��!

��� ����� ��� ��� �����+�� �+ ���� ��� ������/�� ������

���� �� �( ������ � 2�4 ����0� $-#$7 >� ��� =

C�� ����� $--%3� ��9���������� ����� � ����� � ��/� ��

��� ������� +�� ��� � ��� ������� ��� ��� ����� ������

+�/���� �� +�� �/���8/��� 4��0 �� ����/� � �( ��!

���� �� 4� �� ���/���� �/� � ��� ���� $-#%� ��� �����

$-&%� �9�� ����� ��� ���� � � �/��/��� ����� �� G��������

�� � �� ��� ���� ��� �� ��� ��� 2���/�� $-#)7 �����

$-&%7 @���� �� = �<� �<� $-&%3� :���� + ��� �( ������ �

����/�������� ��4�9��� ��� �� �� ��� +�/�! ��� ���

������ 2�� �� ���� ����� 8/� ���� �9��/���� +�/� ���� � ��

�+ �( �� ��� ����/�� �+ � �/��/���� � ++/� 9 �� 2'3 ��� ���

9��� ��� ��� ��� �+ �( ���������� ��� ��H�03� ������ ����

��� ���� ��9�� ���� ����� 8/�� �/� �� � ���0 � �+ +���

������� � ����������� ��� �( ��������

:�� + ��� �( +�/� ����/������� ���� �9�� +������

2��/� ������� $-&-7 �������� $-&-7 G��9 � �� ���� $-*&3

��� ��� 9� ����������� �/�� �� �/����� ��������� ���

4������� 2����� = >����� $-*#7 6 ���� = 6������ $-*&7

��/ ���� =C���4���� $-)%3� � � ��� ���/� /�� � ��� ����

$-&%� ��� ����� $-*%�� ���� ��� �� �+ +�/�! ��� ���

������ �9�� ���� 9� ���� �� 4�� +�/�� �� �� ��������� �

�� ��� ����� 26�/����� $-*-3� 9�� ���� +������ 9��� ���

��� ���� �+ �( ��� ����� ��� � ++ �/�� �� �����9� ��!

��/�� �/��/���� � � � � �++ � ���� ��������� �9��/�� ��

�+ ���� ������ � ���++ � ���� 2'3� /� � @�� ���/0��9

� � ��� �� ������ 2������4� $--#3� � �9�� � ���9�

+������ ����/�� �/��/���� ��������� � �������� �� ���

��������� �+ � ��/ ����� �/������ 26�/����� $-*-7

� ����� �� ���� $--)3� �� �� � �� �� � � ��� ��� � ����

��/� �� �� �( ������ � �9�� +������ 4�/�� ���� ��

4� � +�� ����� ��� ��9��������� ���� 4�/�� ���� � /��

�+ ��� ���� ��9�� ���� ����� 8/��

:�� + ��� ���� ��9�� ���� ����/������� �+ ������

� �� �� ������ � ���/���� � ��� ����� $-*%� 2���B��� ��

= ����� $-*'7 ���B��� ��� $-*'3� :� � ��� �+ ��/� �� 4��

���+����� �9�� ���� /� � � ��������� ���������� ��� �

��� + ��� ������!���� �+����� �� ��������� 4 �� � ���!

�� ����� ��������7 � ��� �+ ������� 4 �� ����� 9��� ���4

��

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

��6 �� ������ ��� ���I �A�6 � ���� /

Page 4: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

� �� ��������� � �� ��� ����� �+ %�# �� :�� ���4 � ��!

�������� �+ ��� ������� /��� �� ���B��� �� = ����

2$-*'3 �������� 1������ 2$-*#3 �� �� � 8/� ����� ����/��!

����� ��� �����/�� ���� ��� �( +�/��� �/++���� +���

��� � ������ 2�'%?3 ����/�� ���� 4��� /����� �� ������

��� � � +��8/���� ���� �� �+ ��� +�/� ��������/��

:�� ���� 4�9� �+ �������� ��� ����9������ ����

������ � ������ ����� ��� ��� �� �� ��� ������� ��

��� � ����������� ��� ��� ��9�������� �+ ��� �!

������� � � ���� ���� �+����� �� ��������� 2� � ���

�� ���� $-*)7 G���� �� ���� $-*)7 ����� �� ���� $-)$7 ���0 =

@���/ � $-)(3� ���!���� �( �������� /� � ��� �!������

����!����� /� 25���3 ���������� 4��� � 0�� ���9�� ��

����/�� ���� ��� ���� �� ����� �( +�/��/�� ��� �� ��� ���

�� $% � ��� ��� ������� ��� ��� ���� ���� ����/�� �+ ���

�( ������� ������� ���� �� ������ ������� �+ � � 4 ��

� � ��� ��������� � � ��/������� :�� + ��� ���� ��� ��

�+ ����!���� �( ������� 4�� �� ����/�� ���� +�/���

�9�� ������ ���� ��� + ��� ��/� �� �� ����� �� � �������!

� � 4��� ����� ����/���� �� �������� �� ��� 2$-)'3 �9��

��������� �������� = A���� 2$-)&3 �9�� ��� �/��

���0 2$-)'3 �9�� � �� ��� ���B��� �� 2$-)#3 �9�� �����

:���� � � �� �++���� 4��� ���� +����4�� �� ���� �+ ����� !

����� �+ �( ������ � �9�� ��� 9� 9� ���� ��� �/�� ��

��������� ��� �/�/� +������ 2C����� �� ���� $-),7 A����

�� ���� $-)&3� � ��� � � �������� 2A���� �� ���� $-)-7 > � =

A����� $--%3� � ���� ��� +����� 2;�� �� ���� $--%3 ��� @�� !

��������� ����� � 2A����� � �� ���� $--$3�

5� �� �� $--%� � � ��� ��� � ������ ���+������� ���

���� ��8/ � � �� ������� ����� ���� ��� �/��� �� �+ ���

���� ��9�� ���� ��/� �� �� ����� ����� �� �/� � ���

��4 � ������ 2�� � �������� �� ���� $-)'7 A���� �� ����

$-)&3� �/���8/��� ����/�� �� �+ ������� �� �+�����

�������������� ���� 4��� ������ ��� ��� ����� � �� ���!

������� ������� �� ��� ��� �� ����/�� ���� ��9�� ����

����/������� (' � � ���� ��9�� ���� � 4��0� #(4��0�

� ����� C�+�� �� ��� 2$--,3 ��� ���� ��� 4 �� ����/�� �

��� + ��� ������� ��/�� �+ �( ������ � 4 �� ��� ����

��9�� ���� ����� 8/�7 ����� ����/������� 4��� ����

�9�� � ��� �/�/� +������ ����� � � $--%� ��� ���� �/�

�� �� � ���� �� $--,� � ����+/� �+ ��� � ���� ���� ��9��!

���� ��/� ��� ����/� � �( ��� 4���� 9���� ������ ��

�� �� ������ � �9�� +������ � ����� ���� �� 2����0

�� ���� $--&7 1�/���� �� ���� $--&�� �7 1���� = �������� �

$--&3� G���� 2I������� �� ���� $---3� ��� �/���� 2A����!

� � �� ���� $--&3� ��� �� $--*� �� ���� ���4��0� �+ +�/�

����/������ � ��� 4��� ������ � � �/���� 2������/�!

�+�/�� �/� ��� �� ���� (%%%7 A����� � �� ���� (%%%3 ��� �����

���� �� 2���� ;�/�� 6/�� � �� ���� $---7 �4 �� ����

�/�� ����3� �/�������� ��� ���� ��9�� ���� ������ �

�� � /��� �� �9�� $)% � ��� 4����4 ��� �� ���� �+ ���

;DJ��: ��� ��� 2�������� �� ���� (%%$�� �3 ��� �!

9��9�� ��4 �� ���� ���4��0� � ����� ���� ��

2;�/����� ������3� ���< �� �� � 2�� �;�/�3� �/����� �

2<;�/�3 ��� �+� ���

0��������� �� ��������

:�� ���������� ����� �� �/��/���� ��� ��� �+ /�4���

��� ��4�4��� ��9 � � � ���� ��������� ����� ����

�/�� �� �(� :�� ���� ��9�� ���� ����� 8/� �������

����� �/��/���� ��� ��� �� ������ �� ��� ��� � ++������

�+ ����� �� ��9 � ������ ��� ������!���������� ����!

+���� �� ����� ��� �� � ���0 � ������� ���� �� ���� �� ���

������ � �+ ��� ����������/� 9��� ��� ���� +�/� ���� ��

21�(��� ������( ��$3� /� � 6�������F �/��� �+ �9��!

� � 26�������� $)-#3� 4� �� ��� ����� ��� ����4� :��

����/�� �+ �� � ������ �� � � ����� ���� � ���� ���������

��� ���� +�/� ���� �� �+ �( �9��� �� �9�� ���� � ��

���� 2�/�� �� �� ��/�3 �� ��� ��9�� ���� ���4��� +�/��/!

�� ��� � 9��� ��� 9���� �� 2(3 ��� ��� �( � � � ��� �

2�� ��H�� 4���� �� � � � ���� �� ��� �� � �( ���� ��3"

1 � ���� � (���� �$��� �8� $� ��� �9������ ������ � �� �9��� � ��� �� ���

��������� +�/��/�� ��� +��� ��� ���� 2�� � ��� �� ��� 3�

� ��� � 9��� � ��� ��9�� ���� ���������� ��� �( �����!

+�� ��� ��� ���������� ��� � �� �� 9� 9��/� ������� ���

��9�����

2���������� ���� �� ������ ����3�������

:�� �8/�� �� ��+ � � ��� ������9�� �� �+ ���� ���9 ���

������� ��� / ����� +�� �������� � ��� ���� ��9��!

���� ����� 8/� 2�������� �� ���� $-))7 5�4 �� ��4� (%%%7

@������ = ��� (%%(3� �������/����� ��� ������� �� �

�������� � ����� �/� �� ��� ���� �+ �� ��� � � � ����� �

4���� ��9�� � � �����/� �� �9��� � ��� +��4 �+ 4���� �

��� �/� �+ ��� �/�7 4��� ��� 4���� ��9�� � ������� 4�

0��4 ���� ��� ���� �+ 4���� ���9 � ��� �/� �8/��� ��� ����

����� � �� 4� ���� ���� �� ����/�� ��� �+ ��� +��4��

C �� ��� ���� �+ ������ � �/��/���� �����+�� �+ �( � ���

����������� 4� /�� ��� ������9�� �� �8/�� �� �� ���/��

��� ������ � �+ ������ � ��� �/� �+ ��� �����!�� � ������

�� ��� ��� � �+ ���� ��9�� ���� ����/������� ���� �

��� �/�+��� ��/����� ����� ��9���� ������ ���9� � �����

������� ��4 �� � ������� � ������� ���� � � ��/����

�����

;�� ��� ���� �+ �(� ��� ������9�� �� �+ ���� ������

���� ��� �/� �+ ��� ����� � �� ���� �+ ���� � �+ ��� �(

� � � ��� � 2���� �3� �� ��� ��9��� �� 2���� ��3 � ���!

����� �� ��� �/� �+ ��� +�/� � 9�� ���� �+ �( � ���

9��� ��� 203� ������� 2�3 ��� ��� �/� ��� 253 � ���� ���

2���� ���3 ��� ��� � ��� ��� ��/��� � �0!����� �� 2�3

2���� �A3"

��

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

1 � � � � � � ���� �

Page 5: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

����

��� ����

��� �33

����

�5� �

����

��� �((

����

�0

� ��

� � �10�0

� �15�5

� �1�

��� ��5� �� 0�

� ��

��� �A

�(�

�� �8� (� 3� ��� ( ��� ��� 9��� ��� 9���� � �� � ��� 5� �

��� 0 � ���� ���� ������� 9���� ; /�� $ � � �������/��

� � ��� �+ ��� ��������� ����� ��� �� �8� (� D���� ����

���� � ���� ��� ������ ���������� ��� ��� 4 �� 9���� � ��

� ��� ���������� ��� ������ 4 �� � �� 2���� � �8/���

<���3 ��� ��� /������ � �/�+��� � ��� <������� ���� �!

���/� ��� �� +��� ����� � 2����� � �� ��9��� ��� ���� ��3

�� ��� ��� <����� +�/� � 9�� ������ �15��5 ��� �1����� �

���� ��� �8/�� <���� ����� �� ����� ���/��� ���� ���

������9�� �� �8/�� �� � ��� + �� �� � ������� ���4���

��� 9��� ��� +�/� � 9�� ���� �+ �( ��� �� � ��� ���

��/���H� �0 ����� ��� �� 2���� �A3"

�10�0

� ���0�� �,�

�� ��� ��� � �8� , 4 �� ������� �� �� ��� ��� ��� 9��

�� �8/�� �� ���4��� ��� ���� 9��� ��� +�/� ���� ��

����/��� �� ���� �� �� ���9� ��� ������� 102/3� ���

��� ��� +�/� ���� �� �+ ����� �� � ��� �/� �+ ��� /����!

�� � �� �� 102%3� ��� 9� ���� ��"

10�/� � 10�%� �� /

%

��0��0� �'�

�� ����� �� � � ��� ���� 102/3 ���� � �9��/���� 4 �� ���

���� ��9�� ���� ����� 8/��

� ��3���� �/� ��35 �� ������

���������� �+ ��� +�/� ��9�� ���� ��8/ ��� ���� 4�

������ ��� ��������/� �+ �/��/���� ��� ��� ���� �� ��

� ��� ���������� 21������� $-*#3"

(��� ��

%

4������� �#�

4���� 4� � ���������� ���� �� ���4��� ( ��� � 2���

���/�� �+ +�/� ���� � ����� ���� 4 �� � 9�� +��8/����3

��� � � �� /��� +��8/���� 2� � ������� �� ���/��� +��!

8/����� �� �� � +����� �+ (�3� :� ������ ��� � � + ����

������ �+ ��� �� ���� ����� �/�� �� �/��/���� �����+�� �+

�(� ��� ����� �� ������ ��� ���������� +��8/����� ���

+�� � �/++ � ��� �/��� ��� ����� � ����� �� ��� ����� �+

$% � ��� ��� ������ �������� ������ ��� �� ������ ���

� � +��8/���� ���� �� �+ ��� +�/� ��������/� 2��������

�� ���� $-)'� $-)&7 1�/���� �� ���� $--&�3� :� ����/�� ��4

+��8/���� ����� �/� �� �� ��� +�/� ��9�� ����� ��� ���!

�� � �/��� �� �/�� �� ��� ���/ � �� ������ ��� ���

����� ���� 4 �� ��� ���9��� 9� ��/����� ������ �/� ���

����� � �/��� �� ���/�� ��� �� ��� ��� �� �� �++�����

�� � /���� ���� �� � �( 2������4� $--#3� �� �

������ ����� �� �� ������ ��� �9��� � ��������� �

�/��/����� �9�� ,%�&%� � ��� ��� �/� � ���� ��

��/�� 2�������� �� ���� $-)'� $-)&7 �/� ��� �� ���� (%%%7

@������ = ��� (%%(3� �� �� �9��� � � ��� ��� ��

������ �� � �� 4��� ��� ������� ����� + ��� �� �+ ���

���������� � ������ ��� �/��/����� � ����� ����� 2��

�� ���� $--&7 @������ = ��� (%%(3�

�� ����� ��� �/����/� ����/����� ����� � ��� �/��/!

����� ��/�� �+�/���� ��4 4��� ��� ��������/� ��� ���

2�8� #3 � ����/���� :�� (%� ��9�� ����� ���� � ����/���

�� � ��� �+ ����/������ � � +/��� �� �+ �� ��/� ����������

���� ��� 4�2�3� ��� � + ���� +/��� ��� �2�3 2@����� $-)&7

�/� � = G/��� $--&7 �/� ��� �� ���� (%%%7 @�������

(%%%7 ��� �� �� ���� (%%$3"

(�������/��� ��

%

����4������� �&�

� � ���� + ���� � �+ ��� �/��/����� � ���� 2( �� �3 2���

�����/�� �� �+ � � +��8/���� ����� �/� ��� �� ��� +�/�3

��� �� ��/��� �� � ������F� ���4 �������� � ��� � ���

������ ����� �� � ���4 ����� � ����� � � ���� + ���� �

Cloud

Cloud

'��� + �������/�� � � ��� �+ �� ���� +�/� ��4�� �� ����� � ����

����� ����� � ����� � �� +��� ���� ���� ���� � �� ���� +���

�� ��� ;�/� ���� � �� �+ 4���� 2��/� ����4�3� ���� 2���3 ���

�( 2 ����3 ��� �������� ����� ���� �� ��� 4 �� ������� ���

2����0 ����4�3� � ��� /�4 �� � �� �+ ��� � �� 4 �� �����������

�� ��� � �� ���������� ��� 4 �� 9���� �� ������� ���� ��9��� ��

���/�� ��� ����/��� � 9�� ���� �+ ��� +�/��� �+ ����� 4����

9���� ��� �(� ��/� � ��� 9��� ��� ������ � �� 9��� 4 �� �� ��

2������� �� ���� �� � ����4 ��� ��3� 9�� ��� +��� ���� �+ ���

���������� � �������� +�/� ����� ��� �� �� ��� � 4 �� ���+ �� ���

��!������ ����� ;�/��� �+ ���� ��� ���� � ��� �������� 4 ��

�� �� �� ������� �� ����4� �+ � � ��� ��� �� �� �4� � ++�����

�� ��� ���9� ��� �������

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

��6 �� ������ ��� ���I �A�6 � ���� )

Page 6: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

4 �� ���� ���/� + 4 �� 9���� �� ��� ����� �� ������� ���

������ ��� +�� ������� +��� ��� ������� �� ��� ����� �� ���

��/�� 2@����� $-)&7 �/� ��� �� ���� (%%%7 @�������

(%%%3� � �� �� ����� �+ + ���� � � � +��8/���� ������

+�/��/�� ��� �9��9�� ����� � � � ����/ � � �/��

2�/�0�� = A����� $--,7 �/� � = G/��� $--&7 @�������

(%%%3�

�4 ���� + ���� � 2��� �����/�� �� �+ ��4 +��8/����

����� �/� ��� �� ��� +�/�3 � ������ �� ��� �9��� �

������ /��� �� ����/�� ��� +�/� ��9�� ���� ��� ���

����� � �/��� �� 2@����� $-)&7 �/� ��� �� ���� (%%%7

@������� (%%%3� �4 ���� + ���� � � ���� ��9��� �/� �

���9��� 9� ���� � ���� 4��� ��� ����� � �+ � ��� � ���!

9��� 9� ���� ��� �� ��������� �/� � � ���9��� ����

�9��� � ��� ���

��4 ��� ����/��� ����� ��� +�/��/�� ��� +��� ���

���� � �� ��/� ���� �++���� ��� ����/��� �� �+ �8� $� ��

� ������ ����� �� �� +�/��/�� ��� �� ����9 � ��� �� ��!

��� � ���� �� ��� ������ ��� 4 �� � � ��� ���/�� 9�

+ ���� 2@�@ ����� $-))3 +��� ����������/� ����/��!

������ ���� �9��� ����� ������� � ���� 2;�0�� =

C ��/��� $--#3 ��+��� ����/� � +�/��/�� ��� +��� ���

����� :� � �/���� � ��� �� ��9����� �+ ������� � �/�!

�/���� � ���� ����/�� �� ���� ���� � �� �� ���/����� ��

������� �/��/����� � ���� ��� �� ���������� +�� ����� �

�+ �( � ��� ������ � � ����� 2��� ����43� 6��� � ��

+/��������� ��/���� 6�������F �9��� � �/��� �� ���

���� ��� ������� � 4��� ��+ � � +�/� ��9�� �����

26�������� $)-#7 5�4 �� ��4� (%%%3� :�� ������ ���/��

���� � <� ���� ������� � � � � ���� ��� ��� +��� ����

����� ����+/� �9��/�� �� ��+��� ����� � � C��� ���

���� ��9�� ���� ������ 4�� �� � ��9������ � 4��

��������� �� ������� ������ ��� � ���� ����/�� ����/!

����� �/++���� +��� �������� � �� +� 2��/����4�����

$-))3� ������� ��� ��4 ������� �� �� � ���� ��� ����

�� � ����� +�� ��� ���� �����

�� �������� ��� ��� +�� ��0 � ���/���� ���� ��9��!

���� ����/������� ��� � ���� �� ��� � �� ����

��9�� ���� ������ ���� � � � <�� ���������� + ���� � ��

�� ������ ��� �������� �����+�� +/��� �� 2�8� &3 ��� �������

���F� ����/�������� @���� 2$-)&3 ��� @������ 2(%%%3

��9� ����/��� ������� ��� �����+�� +/��� ��� ���� ��� ��

���� �� �� ������� ���� ��9�� ���� ����/�������� ��

������� �������� ������� ��� +������ ��� � ���4��� $�%'

��� $�(# +�� �( +�/� ���� � �� ����/��� �� �������

�������� �� ��� �/��+�/� ����/� �� 2���� /�� ������

���� �� ���������3 ��� ��� �������� ������� ��� ��� �

���4��� $�%& ��� $�,# +�� 4���� 9���� +�/� ���� � ��

2�/� ��� �� ���� (%%%3� �������� 9���� C�+�� �� ��� 2$--,3

��� 1�/���� �� ��� 2$--&���3 /�� �� ��� � ��� �������� ��

������� ���� ��9�� ���� ����/�������� :��� ������� ���

����/��� +�/� ��9�� ���� �� ��� ��� � �+ � ������ E���+���F

����/�� �+ ��9�� ����� �/�� �� ���� ���4��� ���/�� �

��������/�� ��� (� ��� �� ��� + � ���� E�� �����F 9��/��

:�� � �� �������� �+ � ��4 ���� ���/�� 9� + ���� � ��B/����

�� �� ���� ��� E���+���F � ��� /�� � � � � �� ��� ����!

/��� �( � ���� :� � ������ ���� ��� ���� �� ��� ��!

�/��� ��� ���/� ��� +/��� ��� ����� � � �/��/�����

������� ��� �����+�� +/��� ���� � ��� ����� ����� �

���� ��� ����/�� +�� � �� �9��� � ������ ��� + ��� � �!

����� �+ ��� ���������� ���� ��� � +� �� 4��� ���� ���

���� +�/� ���� �� � ���� <����

:�� ������ ��� ������ /��� �� ����/�� �( ���� ���

�� ����� �� ��� ����/��� �� �+ ��� +�/� ��9�� ����� ��

����� ��� �( � ����/��� 4 �� � ���!� ����� 9�� �+�����

������������� :� � ������ ���� ��� ����/�� � � �

��� �� �� ������� � ������� ����� ���� ��� �� 2����� ���

/� � 9��/��3� �� �� �� ���� ���� �� � ����� ���� �� ���

���/� �� ��� � �����/��� �� �� ����9 � ���� +��� �

���������� 9��/�� �� �� ���� � ��� � <� �+ ��� ���!

������� 9��/��� �� � ���� 4��� �����/��� ��������/��

��� �/� � �� ���� � � ��� ����������� �� ����/� �

��� ���� +�/� ��9�� ���� � ����� �+ ����� ���� ��� ���

��� +�/� ���� �� �+ �( ������ ��� ������������ �������

����+��� � ��!��������� ��"

1 � (�� � (���� � (���

� ���*�

:�� ��4 ����� �� ��� � �� ���� � �� �+ �8� * 2���� ��3� �

��� ����/�� �+ ��� ���� 9��� ��� 9���� �� ��� �( ����!

��� :�� ���� 9��� ��� 9���� �� � ���!<��� ��� �� ���

+��� � � ���� �� +�/��/�� ��� 2C��� �� ���� $-)%7 >����

�� ���� $--#3� �� ����� ��� ��� �� � �/�� �+ ( � ��� �����

2� $����$3 �� �� �������� �� ����������� �� � �

/�/���� ����/��� �� ��� ��� � �+ ��������/�� 263 ���

�/� � �� ���� �� 2�93 +�/��/�� ��� /� � ��� C����

5��������/� � 2$-)%3 �� �� ���"

1� � (���� ���

�9

��������

(���9 � $� ���9��

�����9

� �����

6(�6�� �)�

2����� 9�� ����� � �8� ) ��� ��� �����/��� 4� ��� �+ � ��

��� ��� 4���� 9����� �93� :�� ��� 9�� �� �+ �8� ) �����

�++���� �+ �����/�� +�/��/�� ���� 4� �� ��� �� � � + ����

/���� � � 4 ��� 2@������ = ��� (%%(3� ��� ��9��!

����� ���4��� ��������/�� ��� �����/�� 2;/����� =

;� ���� (%%(3� �� ���� ����� ��9��� �� 25�4 �� ��4� (%%%3�

4� �� 4 �� �� �������� 4��� � � ���� �� �9�� ���� �

����� �� ���� �� ��� ���/��� ��� /��� � ��� 9 � �8� )�

����� � ����� ������ �9 ����� �/����� � �� 9�� � ���

�/� � �� ��� 2$-)(3 ����/��� �( ������ � �9�� �

+���� ����� ��� + ��� ��� +�/�� ���� ������������ � 4��

E��������F 4��� ���� � � ��� ����� ��� ���� �� ������!

� ���� �� ��������� ���� ��� �� �+ �8� ) ����/��� �( +�/�

���� � �� ���� <���� � 9��/� �/������� 4 �� ����������

������� ����/��������

� � + ���� ����� � �8� ) ������ �� 4������ ��� /���

�� ���� �� ������ ���� �+����� ������������� �+ ���

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

2 � � � � � � ���� �

Page 7: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

���4� � � ��4� � ������ �/�� � � �/��/���� ������ ��

� ������ �� �������� � ������!���� ������� �������!

�/�� +�/��/�� ��� 4 �� ������ ��� �������� <����

������� ������ � ��� ���� ���� �� ��� � �� ���� � �� �+

�8� ) 2�/� � = @���� �++� $--%7 �/� � = G/���

$--&3�

� ��3���� �/� .���/���7������/��� �5�/���� �����

:���� ��� � ��� �/� � ��� ��� 4��� ��� +�/� ���� �� �+

�( ����� � � ��� <����� ����� ���9� ��� ������ ����

��� �8/�� ��� ��� +�/� ���� �� �+ ������ ��9 � ��� ���

�/� �+ ��� �����H�� � ������� �� � ��� +�� �������� ���

������� ����� + ��� �� �+ ��� ���������� � ������ �(�

D���� �� � ���� � ��� �( �� � � ���9�� ��� ��� �� �

��� ��� ����� � ��� �+ ����/����� �� � ��+������ �� ���

/� ���9� ��� ������� ��/� � ��� ���� ��9�� ���� ������

�� /������� ���� ��������� ���� ��� ��� ������� ����

���/�� �� �/�� ��� :���� ����� � � ����0!/� �+ ��� ������

����/���� ��/����� ����� �� ���9��� 9� �/��/����� ��!

�/���� :� � ���������� 9���� ��� ������ �+ �( ������

4 �� � ��� ������ � � ����� �9�� ��� ��/��� �+ ��� � ���

:� � �����!���� 9��� � 4 �� ��/�� ��� ���� ��9�� ����

����� 8/� �� �9����� ���� ��� � ��!����� +�/� ���� ��

21���� �� ���� $--&7 @���� �++ �� ���� $--&7 I�� �� ����

$---3� D���� ��� ���!������ ���� � ��� ���� + ��

���9�� ��� ����� � �+ �( � ��� /������ � � �������

����� /% �������� � ��� � ���!<���� ����� � �/�� �� ��������

��� ����� �� ��� ���� ��9�� ���� ����/������ + 4�

������ �� ���� � � ����/�� �+ ��� ��� +�/� �+ �( +��4 �

��� ��� �/� �+ ��� �� � ��� 9� ���� �� 2;�� �� ���� $--%7

1�/���� �� ���� $--&�7 1���� �� ���� $--&7 @���� �++ �� ����

$--&7 I�� �� ���� $---7 �/� ��� �� ���� (%%%7 �������� �� ����

(%%%3� :� ����/�� ��� ����� � ���� ���/������� ��� �/��

����/�� �������� ���� �� � �( ���9� ��� ������ ����

�� ������ �4� �� ��� 4 �� � ��� ������ 2I�� �� ���� $---3�

� �� �� ��� ���/�� � �� ������ ��� ����� � ���� �

������ ������ <��� �� ������ � �� �9��/�� �� ��� ���

�� � ��� 2������ �� ���� $---7 �������� �� ���� (%%%3�

9�� ���� � ����� �� ��� ���� 9��� ��� 9���� ��� 4 ��

������� �� ��� �������� ��� 4 �� �� ���!<��� ����/��

� ��� ��/�� 4 �� ������� ��� �� ���9�� � ��� � 9�� �

2; �� ��� $---7 ; � $3� ����� ��� ���� ��� �� �+ ��� ����

��9�� ���� ������ �9��9�� �������� ��� ����� �� �+ ���

4 �� ����� ���� ������ �� +���� ( �� <���� :� � ����� ��

������� ��� �� ����/�� +�/� ��9�� ����� ���� ��� ����� !

���� �� ��� ���� ������� ��� +��4 � �9�� ��� ���������

2C������ $-*%7 �������� �� ���� $-))7 ;�0�� = C ��/���

$--#3� �+ ��������� � ��/��� ��� ���� ��� ����� ��� 4 ��

� ���� �����/��� �� ��� ��� �� ���� +��� ��� ����/����

��4�� �� <���!�++���� ����� ���� 4 �� ��� ����������� �

� �������� ��� �� ������ ��� ����� ���� ������ ��� +����

��� ���� 9��� ��� 9���� �� �� <��� 2��� $--)3� � ��4

��+������ +�� ����� ���� ����� �� �/�� �� ��+ ��� 4� ��

4 �� ������ �� 4 �� � ���� ��� ����/���� � ���� ��� ���

����� �+ ��� /�4 �� ����� � 25�4 �� ��4� (%%%3�

C �� +��4 �9�� ���!/� +��� ����� � ��� ���� �������

��9��� 9� +�/��� 2; � $3� ;��� � ����� ��� ������� ��� � �

� ++ �/�� �� ������ ��� <����� ��9��� �� ����� �9�� ����

+������� @�� 9���� �� �� � �������� �� 2$--)3 ��9������

� ��� + �� 9��� �� �+ ��� ������9�� �� �+ ���� �8/�� ��

2�8� (3 ���� ���������� ��� ���������!���������� �(

������ � 28�3 �� � +/��� �� �+ � ���!� ���� ����� 9��� ���

��9��� �� ����� 1������ ���� ��� �� �+ ��� ����� �+ ��

2$--)3 � �� �� �/�B��� �� ������� :������ ������ ; �� ��

2$---3 �� /�� ���� ���� ����� ��� ���� �� ���� �� �

�/�+��� ��/ ����� ��� �( ��/���� ��� � �0� ����� ����

����/�� ���� �� 9�� �� ��� � ��� ������ ���������� �� ���

4 �� 9���� �� + ���� ���� ��� ��� �� ������������ ��

�� � ���!� ���� ���� ��9��� �� �8/�� ��� ;��� � ����!

� ��� ������� ��� ��� �����/�� �� �+ �� ��� � ���� ���� ��

��� ������9�� �� �/� �� �����/��� ��4 ��/���� �+ ����!

/������ ����� 2�������� �� ���� (%%%3� �������� 9� ��!

�������� �� ������ � �( ��9��� �� ���/�� ����/� �

+�/� � 9�� ���� ���+ ��� �9�� ��� /���� ����� ����� ��

2�� �� ���� $---7 �������� �� ���� (%%%7 I �� ���� (%%%3�

����/� � ��� <����� ��������� ������ ����������

2�������� = 6��� $--#3 �� �� ������ � �� ���� ���

�/� ��� 2�/� �� ���� $--)7 �/ ���� = � � � ��� (%%%3� �� �

4��� �+ ��/� ��� ��� �� � +��4� ��� ��������� �( +���

��� 9 � � �� �+ ��� ���� ��9�� ���� ����/������ ��4��

��� 9��� � ����4���� 2�/� �� ���� $--)3� ������� ���� � ��

� �������� � � �� ����� ��� �� /������� ���� �+ ������!

��� ���� ��� ���

3 �������� ��� �� ������ ������ ������

6/� ���3���� �� ������ ��� ��������� .�� ������

����/�� �+ �/� ��� �� �� �/� ���� +�/��� �9�� 9��� ���

�/��� ���� �� � ������ �� ������� ����� ����� ����9���

8/��� ���� 4� +��� ��4 ������� �� �� ��� ���� ��� �� �+

��� ���� ��9�� ���� ����� 8/�� �� �� � ���� ��� 4� ������

������ �� ������ ��� � ��/�� 4������ ���� ��� ����������

��� + ���� ������ �9�� ��� �� ��� ��� �� � ����

�� ����� ��� ��� ���/���� �+ �/�� � �����!���� ����

+�/� ����/������� �� �� ��� �������� ��� ���/�� � ��

������ ������� /��� � ��� �+ ������ ��� �������� � � ��

������ ���� ��� ����� ���� 4 �� ����/�������� ����� �

��� ������� ��� ��/�� ����� � �� ��� ���� ��� �� �+ ���

���� ��9�� ���� ����� 8/� �� ���! ���� ���� � ���� C ��

������ ������ ��� � ��� ���������� ��� ������

����/������ ������ �+ ��� �������� ������ ;�� ��������

��� ���� �� ������ �+ �+����� �� ��������� ��� �� ���

����� �+ (�,?� ��� ������ ����� ���� 4 �� � �� �� � ��!

�4��� 9���� �� ��� ������ ������� ��� ���� ���� (? 2��� ��

�� ���� (%%$3� �� ������� ��� ��9�� ���� ����/������

����� � ���� ���� *? �/� � ��� ��� ��� ���� ���� $(?

��

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

��6 �� ������ ��� ���I �A�6 � ���� 4

Page 8: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

�� � �� 2@����� $-)&7 ��� ���� �� ���� (%%%7 ��� �� �� ����

(%%$3�

:�� ���/��� 9�� �� � �� �+ �/��/����� � �� ��� ����� �+

$%�(%? 2C����� = ����� $-)#3 ��� ���� � � � � �� ��� �/�!

��!�/� 9�� �� � �� �+ +�/� ����/������� /���� � � ���

���� � ���� �9��� � �/����/� +�/� ���� �� ����/��!

����� �� ������/�� ��� ��!���� �9��� �� 2�� � �� ���

4��0��� �������3 ���/��� ������ ����� � ������ �� �

9��/� 4 �� � �#?� ������� ������ � ��� ���� � �� �+

�( +�/� ����/������� 21�/���� �� ���� $--&�7 @���� �++

�� ���� $--&3�

:���� � � ����� ��� � � � 4 �� ��� ������� �+ ������/��!

� ��� !���� �9��� ��� 1��� � ��� !���� ���� �������

4 �� ��9 ����� ���/� �� ������� ����0 ��4�� ���� ���

�� � ��� ������ �� 4��� ����/������� �9�� ��� � ���

���� ��8/ � � �� ������� ;/���������� ���� ��� ��������

��B����� 4��� ��� 4 �� � ���4 � ����/ � � ��4���

4��� 4 �� � ��� � +��� �� /���� ����� 4 �� �������

4��� ������� ��� 4��� �� 4��� ��� ����/������� +� � ��

���� ������ ���������� �� ��� � 2;�0�� = C ��/��� $--#3�

:�� ��� ���� ��9��� �� �9�� ��� ��/��� �+ � ����� ��� ��

���4��� &# ��� *#? +�� � ��� � �/���� �+ + ��� ��/� ��

2;�� � �� ���� (%%$37 ���� ��� ���� �� ��4�� +�� �������

���� ������ ������ ���� �( ������� ����/�� ���� �� ���

���� �� ��B��� ���� ����/�� ��� ������ � 4��4

��9���� ������� ��� �� � �������� �� + �� ���� ����

�� �������� + ��� � �� � +�/� ���� �� ��� ��� � �+

��� � ����� ��� 9�� �� �� ���� ���� ��� �� 9�� �� ��� ��

����/��� ��������� ��� 9�� ������ �/�� �� �/�� ���

��������/�� ��� �/� � �� 21�/���� �� ���� $--&�7

�/� ��� �� ���� (%%%7 ;�� � �� ���� (%%$3� :� � ���������

��4�9��� ����� ���� �/�� /���� � ��� �/� � ����/��

�������� ���� �� � ���+ ����� �� � �� ��/��� ��� �����!

������� � ����� �� 4 �� ����� ��� ��� � ��� ����� ��� ��!

����� �������� �9��9�� ��������� �� ���4��� ��B�����

��� ���� :� � ������ ��� 4��0 4��� +�� ����� ���� ���

�/� � 4 �� ��9� �������� 4 �� ��� ���/�� � �9�� ��9!

���� ��/�� ��� ����� � �� �� �������� � �� � � ���� ��

��/� +�� � ��� �� �4� 4��0 ��� ��� ���� /�� ��� � ��!

��������� ���� �� ������� � �� � ���� 2@���� �++ �� ����

$--&7 G��9 � �� ���� $--*3� ;�� � �� ��� 2(%%$3 ��������

��9���� �� + �� � ������� ��� +�/�� ���� ���� ���!

�/��� � � ��� ���/��� ��� � � ��� �����/�� ��� ���� �/!

��� ��������� ��� � ��� ;�� � �� ��� 2(%%$3 ���� +�/�� ����

��B��� � /� �� '%? �+ ���� ����/��� ���������� ���/��

�/��� �� ����� � �� ���8/��� ����� � �+ ��� ���� ���/!

��� ���

:4� ����� �+ �������� � � �� ������ ���� �/� �� ��� /�

���� ��9�� ���� ����/�������� �� � ��� 4 ���� ��!

���9�� ���0 �+ ���� � ������� ����/�� 2�/� ��� �� ����

(%%%7 :4 �� �� ���� (%%%7 C ���� �� ���� (%%(37 ����� � �����

�+��� + �� ���� ��� �/� �+ ������ ��� ���� ��� ���� ��!

���� �� ����/��� 4 �� ��� ���� ��9�� ���� ����� 8/� ��

��� ����� ��� ���������� ����/������ �+ �9� �����

���� �� :�� ����� �������� � � �� ����� � ����� ����

4 �� � ����� 9�� /������� ���� �+ ����/���� ���������

�++�/� �/� � ��4 4 �� ���� � ��� 2����0 �� ���� $--&7

1�/���� �� ���� $--&�7 1���� �� ���� $--&7 @���� �++ �� ����

$--&7 @��� �� ���� $--)7 �/� ��� �� ���� (%%%7 ��������

�� ���� (%%%3� :���� �+ �/�+��� ���� � ������� ����/�� �/ !

��� ���� �/��/���� +�/��� �� ���� � ��� ��� �������� �����

$% �� ,%? ��� ����� �� ����� ��� ���� � �/� �� 2�/� ���

�� ���� $---7 :4 �� �� ���� (%%%7 C ���� �� ���� (%%(3� :����

���/��� �� �� ��� ���� � � �� ���� �( +�/��� ��� /������� !

������ ���� ;�� �9��� ����� /� � ����!���� �(

�������� ������ � ���� � ������� ����/�� 4 �� ���������

��� �� ��� � ���� ��/��� �+ ������ � ���������� �+ ���

C��� �� ��� 2$-)%3 ���� �� ������� ��� 2�8� )3� 4� �� ��� �

+/��� �� �+ ���� ��� ��� ������ ���� +�/� ���� � ��� ;������

����� �/� � �� � ���0 �+ ���� � ������� ����/�� ���/��"

2$3 + ���� � �+ ��4 +��8/���� +�/� ����� �/� ���7 2(3 ��!

9��� ��7 ��� 2,3 � ++����� +����� ��� 9 �4�� �� ��� ����

+�/� ��� ��� �9� ����� ���� � ����/������ �������

2:4 �� �� ���� (%%%7 I �� ���� (%%%7 C ���� �� ���� (%%(3�

���� ����������� ��9����� ��B/�� � �( +�/� ����!

� �� � ������� �� �� ��� ���0 �+ ���� � ������� ����/��

2:4 �� �� ���� (%%%3� �/� �� � ������/�� ������ � � ��9���

�+ ���+ ����� �� ��� ���/���� ��� ����������� 9����� �+

��� ����/������ �+ �9� ����� ���� �7 ��� ��� �������

��� �� � ���� +�/� ������ ������ � ����� ���� �� �+ ���

��������� ���� ��� ��4��� 4� �� ���� ��9�� ���� ����!

/������� ��������� �� ���� �/������ �+ ������ �8/��� �

���� 2���� �� $--'3� �� ��� � ��� ���������� ����� �+

�9������ 9� +�/���� ����� �� ��� ������ ��� 4��������

4���� ��������� � ��� 4��� 4 �� ���� ��9�� ���� ����!

/������� 2���� �� ���� (%%%7 C ���� �� ���� (%%$3� 4� �� ����

�/����� �� ��� ���/���� �+ ���� �� ���� ��9�� ����

����/��������

���/++ � ��� �/��/���� � � � � �������� ����/������

�+ ��� ����� � ���� �+ �( � ��� � � ����� ��� �� �� ���

��� ��� �� � �+ �( �/� �+ ��� ������ 9��/�� �� � ��

��9� ���� ��� ��� �� ������� 4�� ��� ���� ��9�� ����

������ /������� ����� �( +�/� ���� � �� �� � �� 2����0

�� ���� $--&7 ������ �� ���� $--)7 �/� �� ���� $--)3� ��

�������� � � ������ ����� �� �� ����� �� ��� � ���

������� �� �� ���������� +�� ��� /������� ���� �+ � ��!

� �� ������ +�/� ����/�������� ���� �9��� ����� ��!

����� ���� 4 �� � ��������/��!��������� ���� ��� ��

+/��� �� ���� � ��� 9�� +��� �� � �������� 2������

�� ���� $---3� ����� ������� ����/���� �( +�/� ���� ��

����/������� 4 �� 9��/�� ����/��� �/� � 4 ���

��� ��� /� � � �� ���� �� ���4��� �( +�/� ���� ��

��� +� �� �� 9���� �� 2����0 �� ���� $--&7 1�/���� �� ����

$--&�� �7 ������ �� ���� $--)7 @��� �� ���� $--)7 ���� � ��

�� ���� $---7 �/� ��� �� ���� (%%%7 ;�� � �� ���� (%%$7 �+��/�

�� ���� (%%$3� :�� �� � ��� +� �� �� 9���� �� ���� ����/���

E ���F � ��� �� �( +�/��� � ��� /� 9����� ��� ���

��� � +��� %�$ �� %�&� ��$�

��

��

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

5 � � � � � � ���� �

Page 9: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

:���� ��� ��� ��� ���� �� ��B/�� � ����/���� �(

+�/��� ����� 9� �� 9��/�� ����/��� �/� � 4���!� ���

���� � ���� � ��� �� �� 9� � ��� ��� �� ���� �� ���� �� ��

���4��� 1� ��� +� �� �� 9���� ��� 3K� ���� �� �� ����7

��� ������ ��� ���++ � ��� �+ ������ ��� �� 2�(3 � ����

���� %�( 2�/� ��� �� ���� (%%%3� �� �� �9��� � ��� ���

���/�� ��� ����� � ����� �+ �� 9 �/�� ���� �� ���

2�/�0�� = A����� (%%$3� �/� /������ ��� � ��� ���� �� ���

�� ���� �� ���4��� 1� ��� ��� ���������� 9�� ����� +� �!

� �� 9���� ��� ���� �� � � ����/�� �+ ��� ���/���

�/���� �+ ������� 2�/� ��� �� ���� (%%%� (%%$3�

���� �� ��� �������� � ��� ���9�� ��9���� �9��� �����

��9� �������� +�9������ ������ ���� ���4��� ����/����

���� ��� �� ����� 2�9��� �� �9�� ��� ��� ���3 ��� ���!

������� ��� ������ �� �+����� �� ��� �������� �+ ���

�������� �/�9� ���4��� �( +�/� ��� �/�� �� 2���� � ��

�� ���� $---7 �� �� ���� $---7 �������� �� ���� (%%$�� �7

�/�0�� = A����� (%%$7 ;�� � �� ���� (%%(3� :�� <��� ����!

���� �+ ��� � �� �������� �/�9� � � ������ ��� ���� �+

��������� ���� ��� �� ����/�� � � ������ ��� /� �

���� �� +�/� ����/������� 4��� � � � � ������ ���

��� +�/� ����/������� ��� ���� ���/����� ���� ���� ��!

���� +�/��� �9��� �� �9�� ��� 4���� � �� ���� �� ����/��

���� ��� �� ���� �����+�� �(� �� ������� �� �� 9 �/!

���� ��/��� �/�� ���� ����� ���� �/�� 9�� �� � ���

������ � ����/���� ���� +�/� ����/������� 4 ��

������ ��� ����� �+ ��������� ���� ��� �� ����������

/� � �� �� ���� ��� ����� ��������� �� ��� ����� �����

��9� ����/��� � ��� ���/���� �9 �� �� ��� 2$--*3� ��/��!

� �� ����� �+ ������ +����� ������ 2$%�$#� ����3� ���

�4 �� ��� 2$---3� ��/�� � � ,'!� ��������� � �� +������

������ ���� � ������� ���4��� ����/���� ���� ��9��!

���� ����/������� ��� ������ ���� ��� �� ����/��!

������ :�� ���������� �+ ����� ��/� ��� ��4�9��� �����

8/�� + ��� ��� �9 �� �� ��� 2$--'3� +�� �������� ��� �� ��

� ����� 9��� ����� ������ � <� �+ �� � ���� ��� �� ����/��!

����� ��� ���� ��/�� 4�� ����/���� �/� � ��� �����

����� �+ ��� !���� ���� ��9�� ���� ����/������� 2���

$--'3� :�� ���������� �+ ���������� �+ � ��� �� ����

���� +�/��� ��� ����9�� � ��� ���� � ��� � ���� ������

�������� 9� ��/�� ����/��� ��� � ������� ���4���

��� ����/���� ���� ��9�� ���� ��� �������!����� ����!

/������� �+ ����/���� ���� ��� �� 2�4 �� ���� (%%$3� D�!

� ������� ��� 9�� � �� �+ ����/���� +�/� ����/������� 4 ��

������ �� 4������ �� ��� ���� ����/�� ����� �����

��+��� ��� ��� �� ���4��� ��� ������ � � ��� ������

2�4 �� ���� $---7 ;�� � �� ���� (%%$3 ��� + ���� ����/��

9$% ���� ��� �� ���++ � ���� ���� ��� ���� ����� 4 �� �����

������ ��� 4 �� ����� ����� 8/���

����� .�3��� �� ���3�� ���.�� ��35 �3��

��9���� ��/�� ��9� ����/��� +����� ����� �������� ��

���/�� �/� �+ ��� ��������� �( ������ �� 1�/����

�� ��� 2$--&�3 �����/��� ���� ��� ����� � ������ 4 ��

-%? ����� ���� 4�� �,% ���( ���$ �� ���9��� +������

� � �� 4 �� �� ��� ���/�� /���0� �+ �( ���� � �� ���

����� �+ (%% ���( ���$� � � ��� ����� �/�� ��9� ����

����/��� �� �� �� ��� 2$---3 +�� � ��������� ��������9��

+����� 2�'% ���( ���$3� �� I�� �� ��� 2$---3 +�� �

������ ����� ����� 2� ,% ���( ���$3 ��� �� �+��/�

�� ��� 2(%%$3 +�� � ����� �� 2�&) ���( ���$37 ��� ��/� ��4��� �� ����� 9��� �� ��9�� ����� �� �� �� ������ ��9�

���� �������� �9�� ���� ���� � ���� �� C��0�� ������

C��������� 4���� � ��9� ����/���� �/�� �+ �� ��!

������� ��� ���� ����� � � ��� ��� ��� � �� � ���� �4�

��4�� ������� C� ��9� ��/���� ��� ���/�� �/� �+ �(

������ � /� � �� � ��������� � ����� ��� ����� ����/!

��� ��� ��� ��9��� �� ��� ������ :� � ������/�� ���!

�/��� � ��� � �+ ������ +�/��� �+ �$,% ���( ���$ +��� � �� ���� ��0�� /� ���/� &%% ���( ���$ 2�������� �� ����(%%%7 C ���� = �������� � (%%$3� ��� � ��� �� ����� ��/��

��� ���� �������� +�� � ��������� � �� ����� � �9��

��/ ��� ����� � 2������ �� ���� $---3� :� � � �� 4�� ���!

� ���� ���� � �����/���� � � � ��� ��� � ��/����

����� ���� �+ �� ���/�� ��� ������ ������ � �+

�$)% ���( ���$ �� �� ���/�� ��� ������ /���0� �+

���/� ,%% ���( ���$������� ���� ���4��� ���/�� ��� ����� �+ ��� ������!

��� ������ ������ � /� � ���� ��9�� ���� ����/��!

����� ��� ���� � ���� ����� ��� ������� ��� �������

4�� �� ������ � �� ������� �� �� � ������� ���� � +�4

������ ���� ��9� ���� ����/��� ��� ���� ��9� ����!

���� � ��� ���/��� 2�/�� � �� ���� (%%(3� � ��� +�9������

� ��� ���� ��9�� ���� ����/������� �� ���� � �� ���

2(%%%3 � ��� 4 �� � #? �+ 9��/�� ������ ��� /� � ����!

� ���� ����� ��� �������� ��� ������� �� ���+��� �� ���

2(%%$3� ����� �� ��� 2(%%(3 ��� �/�� � �� ��� 2(%%(3 �� ����

���� ���/�� �/�� �+ �( ����/��� �� ��� ���� ��9��!

���� ������ � ��� 4 �� � ,%? �+ � ����� ��/� ��� � ����

�/�����+/� ��/�� 4�� �������� �� 1��� �� �� ��� 2(%%%3�

4�� +�/�� � � ��������� �+ ���/� $%%? ���4��� ���

��������� ����/�� 9 �� 2��53 ����/��� 4 �� ��� ����

��9�� ���� ������ ��� ���/�� � ����� �������� �+

����� 2� � ++������ �+ ���/� (%% ���( ���$37 ��� �

������ ������� ��4�9��� � � ��� ���� ��� ���� ��� �� �+

4���� ���� �� :�� ���� � ����� �� � �������� ��

������������ + ��� ��/� �� � � ���9�� ���� ���4���

���� ��9�� ���� ��� � ����� �9����� �� 4��� ����

������� ��� �9��/���� �9�� �/�� ��� ����� 2���+��� �� ����

(%%$7 ���� �� ���� (%%(7 ����� �� ���� (%%(3�

'����� ���������

@/�� ��� ���� ��� ���� ���� � ����� � ��� ��������!

� ���� ��9�� ���� ����/������� +�� ����� ��� ����!

���� �9�� ��� ���� �4� �������� �� �������� ���/�� ������

�/� ��� ����/��� �� ���� ��9�� ���� ����/�������

��

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

��6 �� ������ ��� ���I �A�6 � ���� ,

Page 10: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

��� ���� ��/��4����� 4��� ���� ���� +��� � ���!

��������� ����� ���� � ���� ������ 9� ����� �� �� +���

����� ��

���� ��9�� ���� ����/������� ���� �9�� ���! ����

� ��� ��9� 9��/�� ���� �9�� ���/ � ���/�� ��� ����� �+ ���

�( ������ � ��� �� ����� ������ ;�/� ����/�������

+��� ������� � ��� ��� ���9 �� �+����� �� �� ��� ����!

� ���� � ���4��� ������ +�/��� ��� ������� �� ���� ���

8/��� +� ��4 �����!����� ������ +�/��� ������� �� ��9 �!

�������� ����/���� ��� ��� ���� ��� 8/��� +� ��� +������

��/� � ����!��!���� 9�� �� � �� � ������ +�/��� 2�� �

�������� �� ���� (%%$�3� �� ���! ���� � ���� � ������ /����!

����� � �+ � �� ������ �/� �� ��9��� �� ��� ��� �� �

4 �� �� ������ �� ���/�� /������ �� �� � ���/�� ������

+�/��� +��� ���4��� $%% ��� (%% ���( ���$ �� ���� ����#% ���( ���$� ;/�/�� ��/� �� �+ �( ������ � �� ���!

���� ����� � ���/�� ������ � ���� ��� �� �+ ����������

2��������� ����� � � ������ ���� � � ������� ��� ���

����/�������3 �� ������� � +�/���� �� ������� 4�/��

�9��9� /� � � ���4��0 �+ ���+��4 ����/������� �+

����� �� ���� � ����� � ��� ����� ����� ����/�������

�� ������������ � /� � ��� ����� �+ 4���� /�� �++ � ����

���� � ��� 9�� +��� �/9����� �� ������ ������� �+ ���9���

������� ������� 4�/�� �9��9� ���� � � ����/�������

�+ ��9��� �� ������ ����� � ��� ��� �� � ������

������� �� �� �� +�� ���� ��9�� ���� �������� 4 �� �!

9��9� ����/� � ���/�� �/�� �+ ������ ������ �� ����

��������� ������ 9 �4�� �� ������ ��� 26/�� � �� ����

$---3� :� �9��/��� ������ +�/��� �9�� ���� �� �+ 9� ���!

� �� 4� 4 �� ���� �� 8/��� +� ��4 ������ � �� �� +�/����

��� /������ � 9� ���� �� ��� ��� +�/� +����� �� 9���

4 �� 4 �� � ���� �� 2�� ��� $--)7 ���� � = �����

$---7 ��� ���� �� ���� (%%%7 �/� ��� �� ���� (%%$3� :� �����!

�� �� �� � ���0� 4� 4 �� ���� �� ���� � �� ��� ������ +�/���

��� ��� ����������� 155� �55 ��� ��������� ���� �!

�� ��� �� + ��� ���� �������� �� ���� ��9�� ���� ��/��

� ��� ��� �� /��� �� 9�� ���� ����/��� ��9������ �� � �!

������ ��� ������ ��� ������ ���� � �� ��� 26/�!

� � �� ���� $---3� :� ���+��� ��������� ��� ��� �� �+

������ +�/��� 4� ���� ���� �� /��������� ��4 ����

9��� 4 �� ����� � �� � ������� ���� 4 �� ��8/ �� ����

��������8/���� ��/� ��� D�� ������� ���+ ����� � ��� !

���� ������ +�/� ����/������� 4 �� ���� �� /� � �/�!

� ��� ������� ��� �� �������� ��� ���/�� �/��� :� ����

�� � ���� ���� ���������� 9� ��/� �� ���� �� ��� ���

4��0 � 4 �� ��� ���� ��9�� ���� ������� �������

�������� ��� �� � ��� � ����� �9����� �� 4 �� ��

�������

��6������������

:�� �/���� � �/������� �� ����� +��� ���� �� A�� ��� ��5�� ��� 2;DJ��:3� D� ���������� �+ ���� �F� :������� �������� 5�� ��� ��� ��� ��� +��� � � � �/��/��� ����� ����

���� ��� :� � ��9 �4 � ��� +�/ � �� �+ �� ���������� �� ��� ����!��� �� 4 �� �/����/� ������ /�� �9�� ��� ����� 2����� A��������� ��������� ��/�� � �0�� : ���� @������ 6 ������ A����� � ���9 �4� �9� ;�� � ��� >��� C ����3� �� ���� �/��� � ����0���� ����� A����� >��� C ���� ��� >� @�� ������� +�� ��� ������� ������� ��9 �4� �+ �� � ���/��� ���

7���������

�� �� �� 2$--)3 ;����� �� �� ������ �� +�� �9��������� ��� ��

� � ������ ���������� ����3��3�� 1�� ������������ ,*� $-#�(%$�

��/����� 6� ����� � 6� ���� : �� ��4 2$--)3 :�� ����� � ���!

��� � �� �+ �� � ��� �� �!���� ��� �(� -�������������� 5��

),�$$'�

�������� ��� A���� �� 2$-)&3 ������ � �� ��� 4���� 9���� ���

���� ��� ���� ������ �� �+ � �� � ��� �/� ������� ��3�����

:���� ������������ /1� ,$*�,,$�

�������� ��� A���� ��� ������� 6� �� ��4 2$-)&3 :/��/�����

������� �+ �(� 4���� 9����� ��������/�� ��� 9���� �� �9��

� ��� �/�/� +������ ����3��3��� ��� 1����� ������������ /5�

)$�--�

�������� ��� A���� ��� 6������� �G 2$-)'3 ���� �������� ��

����/������� �+ �(� ������ ���� ��� ���� ��� ���� +�/���

�9�� � ���� �/�+���� ��3����� :���� ������������ �,� $&*�$),�

������ 5@� �4 ��� D��4���� @� 2$---3 ������ ��� 4����

9���� ������ � �+ �� ����!����� �� ��������� � �� ������!

���� ����3��3��� ��� 1����� ������������ ,)� $$#�$&)�

������ 5@� D��4���� @� �� ��4 2(%%(3 �������� � ++�������

� ������ ��� 4���� 9���� ������ � � ��/� ��� ���!

��4�� ��������� � �� ����������� ����3��3��� ��� 1�����

������������ +++ 2,3� (%,�(((�

�/� ��� @� ��������� �� A�������/�� @ �� ��4 2(%%$3 �� !

���� ������ � �� �� ������ � ���9� � � ��� +����� � ���

��� �� ��������� ����3��3��� ��� 1����� ������������ +*5�

(-,�,$#�

�/� ��� @� 1����� �� ����� � �� ��4 2(%%%3 ��� ����� �+ ���

���/�� ��� ������ ��� 4���� ������ � �+ �/������ +������"

��� �D6;DJ ��������� �� �� ����� � ��������� *������/�

/*� $$,�$*#�

�������� ��� ;�� � �� 1/ �� ��4 2(%%$�3 ;DJ��:" � ��4 ����

�� ��/�� ��� �������� ��� ���� �� 9�� �� � �� �+ ���������!

����� ������ � �� ��� 4���� 9���� ��� ���� � +�/� ���� � ���

�3����� �� �/� ������� ������������� ������ 5�� ('$#�(','�

�������� ��� ;�� � �� C ���� >C 2(%%$�3 � �������� ������ � �+

� �������!���������� ����� �� +�/� ���� � �� ��� �������!

�� ��� 9�� ����� ������ ��/� �� �/�� !���� � �� �������

����3��3��� ��� 1����� ������������ +*4� $�(*�

�������� ��� ; �� �� GG� C ���� >C �� ��4 2(%%%3 � ����/� �

��� ��������� ������ ������ � � ������� ����� � �9�� ����

9� ���� ��� ��3����� :���� ������������ ,2� (#*�(-$�

�������� ��� � �0� ��� @����� :5 2$-))3 @���/� �

� ������������������ ������ �� �+ � ��� ����� �������

���� 4 �� � ������������ ��� �������� �������� 2,�

$,,$�$,'%�

�������� ��� 6�� >� 2$--#3 �����!+ ��� 9�� �� � �� �+ ������ +�/�

���� � �� ������ � ����� � �� ���4��� � ������ ��� �� �� ����

������ + ���� ��3����� :���� ������������ 42� $%-�$,&�

�������� ��� A� �� � 2$--&3 � �������� 9� ��/�� �+ 4����

9����� ���� � ��� �( +�/� ���� � �� ���9� ��� ����4 �

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

+* � � � � � � ���� �

Page 11: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

��������� ��������+ ��� � ������ � �� +������ 6��� �/��������

+2� #�$&�

���+��� ��� C�+�� ��� 1�/���� @ �� ��4 2(%%$3 ;������ �������!

� � ��� ! ��� �����!���� ��8/������ �� �+ ��������� � �( �

� � �!��� �/�� +������ ������ �,1� $&))�$&-$�

���� �1� 9�� ��� >��� 1� ���� �� 6 �� ��4 2(%%%3 @�� ��� � ���

�� ��/�� ������� �+ � ������ ����� +����� /� � � ���� ��/��!

4���� � �<������� ����3��3�� 1�� ������������ +*�� $,�('�

��/� ������ � 2$-&-3 @�������� ��� �������� �� ��� ������ �

�+ �( ���4��� ���������� ��� 9� ���� ��� ���� �/�����

+������ ������� �/�������/����� /� $(*�$'-�

��� �� �C� ��9 � >G� I � �� ��4 2(%%$3 �� !���� ������ � �� ��

+�/��� +��� � 9��� ���� ��4�� � � �������� +�����" +�/� ����!

/������ ��������� �� ;�3���� �� ������/��� ��� <����

6��/������� +5� #(-�#'(�

� � ��� 1�� 1 ����� � ��� @�L/� � G� 2$-*)3 ��9�������� �+

� � � ��/��� ��� � �������� �( ������� :�(����� : ������

8������ :�.������� *����� ��*:%�#!!$4

����0 :�� ��� ����� 1� ��/���� � �� ��4 2$--&3 ���/�� ������

�+ �( ��� 4���� 9���� +�/��� ���9� ��� 4 �� � � ������

����� ������ -��.�� �/���� ������� �� ($-�(,%�

����� �G� ���B��� �� 6� �� ���/� 1: 2$-)$3 ��� ���� �(

��������� ;�3���� �� �/���� ��� ����/ ����� 2����3��������� +1�

$'$#�$'$-�

�������� G� @����� �� �������� � �� ��4 2(%%%3 ������ �������!

�� �+ ��� �������� �� � �������� ����������� /� $$#�$,%�

����� �A� ���� �� >���� 6 �� ��4 2(%%$3 ��� ��� +������ /������� !

����� �� ����� ������ � �0�M -��.�� �/���� ������� 4�

,,-�,''�

���� G� ;��0 @ �� ��4 2(%%(3 � ����� ��� �������� �+ ������ +��4�

� ����� �/����� ���� ��/ ���!+ � ������ ����� �� ����!

��9�� ���� ����/�������� 6��� �/�������� ��� $&-�$**�

����0 ��� ���4� �� > �0� ���� �C �� ��4 2(%%$3 @���/� � ���

�� ���� ����/�� �� � +������" �������� ��� + ��� ����/��!

������ ��������� ����������� ++� ,#&�,*%�

������< 1G� ���� G:� 1� 9�� � �� ��4 2$--$3 6� /��� �� �+ ��������

����/������ ��� ������ ��� ��" � ���� ��� ��� ����� �+

������ ���������� ����3��3��� ��� 1����� ������������ )1�

$%*�$,&�

����� 5�� >���� GG 2$-*#3 �( ������ � �9�� ��� ����0�� ���� �

�/����" ��������� ��� ���������� �� �� ��������� �

������� ;�3���� �� ������ �������� +�� #)*�&$$�

�/�� � 5�� ������ 5G� ������� 5 �� ��4 2(%%(3 � ����� � ��� ����

��9�� ���� ����� ��� ����� �+ ���/�� ������ ����� � � + 9�

������� ����� ���� ��� ��� �/�/� +������� ����3��3��� ���

1����� ������������ ++/� ,�$-�

��9 ���� ��� ��9� � >� A������ A �� ��4 2(%%(3 @ � � < �

��� +���� ��� � ���� � �������!����� ����/������� �+ �� �

���� ��� ��� ����3��3��� ��� 1����� ������������ ++/� ($�,*�

������� : 2$-&-3 �������� 9� � ������������ � �+ � 4����

+ ��� ��� � +����� �+ ��3� ������� ����3��3��� ������������ 2�

,#*��

������� :� �/� � ;J� C�� �� �� ��4 2$--,3 @���/� � 4����

/�� �++ � ���� �+ �/������ ����� 4 �� �������� ��� � �����!

������� ��� ����� 8/��� ;�3���� �� ���������� +)*� &'-�&&'�

���B��� �� 6 2$-*'3 � ����� 8/� �� ����/�� �( ������ �

/���� + ��� ���� � ���� 2����������� ;�3���� �� ��������������

+5� *&�),�

���B��� �� 6 2$-)#3 ������ � �� �� �/� �� �+ �� <��

����3��3��� ��� 1����� ������������ /2� (-�'$�

���B��� �� 6 2$--$3 6�9 �4 �+ ����� 8/�� �� ����/�� �( +�/�

���� � �� +��� �/�+��� ��� � ������ �������� ��" �� �����

� ������������ 2��� ����� �� 1 �� ��43� ��� (�(,� ��� � ���

���� ��

���B��� �� 6� ���� �6 2$-*'3 � ��� ��� �+ �� ���� ��9��!

���� ����� 8/� +�� ��� ������ ��� �� �+ ��� ������ � �� ��

��� ���� ��� ���� +�/���� ��3����� :���� ������������ )�

'*#�'))�

����� G� ���� � �5� 1� ����� ��� �� ��4 2(%%(3 �� � � ��

���������� ��� �+ � ������������ ��� ��� ����� ��� �9��!

���� ��� ����� �+ ������ ������ � � � � �!��� �/�� ��� �/�/�

+������ -��.�� �/���� ������� 5� #*#�#)-�

����4���� ��� 6� �� 5� 2$--,3 ������ ���/��/�� ��� 9��� ���

�������� �+ ������������ � ��� ������� ���+ ��� �� � � ��� �/!

�/� +������ <�������� ,2� $&-�$*)�

�/ ���� C� � � � �� ; 2(%%%3 :�� �+�/���� �+ ����/���� �(

��9��� �� �� �( +�/� ����/�������� ���� ��� ������

�������� +� $**�$))�

;�� � �� �������� ��� ���� 6 �� ��4 2(%%$3 1�� + �� � ������ ��

+�� ��+��� ��� ���/�� �/�� �+ ��� ��������� ������ ��

����3��3��� ��� 1����� ������������ +*4� ',�&-�

;�� � �� �������� �� :���/��� G �� ��4 2(%%(3 �������� �� �+

��������� ���� ��� �� ��� ���� �� ���� ����/�� �� �� ��!

� 9�� +��� ;DJ��: ����/�������� ����3��3��� ��� 1�����

������������ ++/� #,�*'�

;�� �@� C�+�� ��� ��04 � 5� �� ��4 2$--%3 �����������

� ������� ������ � �+ �( ��� , � ��� ������� ���<��

+������ ;�3���� �� -���/����� *������/� ,)� $&)#$�$&)&'�

; ��� ��� ����� G�� @����� �� 2$-)(3 � �������� ������ +��

����/� � ������ � �� �� ��� 4���� 9���� ������ �� �+

���9��� ������ ���� ��� �� �������� )� $*-�$)&�

; �� �� GG 2$---3 � ������� �� ��� ����� �� �� 2$--)3" �

� ������������ ��� �����9�� ��� �+ �/�+���!� � ������ �

�9�� ���� 9� ���� ��� ����3��3��� ��� 1����� ������������ ,4�

##�&'�

;�0�� :�� C ��/�� � 2$--#3 :���� +�� 8/�� �� ���������� �+

�/�+���!����� +�/� ����/�������� ����3��3��� ��� 1�����

������������ 45� ),�$%#�

;/����� 5� ;� ��� � 2(%%(3 ;�/� ������� ��� ��9 � ���� ��3�����

:���� ������������ +*�� '$#�'#*�

1������ G6 2$-*#3 � ��� ��� �+ ��� ���� �������� �� ����� 8/�

+�� ������ ��� �� �+ �/��/���� +�/��� ���� ��� �/�+����

��3����� :���� ������������ 5� (##�(#-�

1� ��� 6G� ���/� � �� �� ��4 2(%%$3 5� ���� ����/�� 9 �� �+ ������

�����" � ��� ��� ������ ����� ��� ���� ��� ������� ��� � ���!

����� �� ��� �8/�� � ��� ����� -��.�� �/���� ������� 4� )'-�))(�

1�/���� @� �� �� 5@ 2$--*3 �/������� ����/������� �+ �(

������ � �� ��� ���� �/�+��� �+ � ����0 ���/�� +������ 6���

�/�������� +4� #,*�#'(�

1�/���� @� @/� �� GC� ;�� �@ �� ��4 2$--&�3 @���/������ �+

������ ����� � �� ��� !���� ���� �������� ��" ������� ��� �

�� � ��� ���������� �+ ���/����� -��.�� �/���� ������� ��

$&-�$)(�

1�/���� @� @/� �� GC� ;�� �@ �� ��4 2$--&�3 ������ � �+

������ � �� �� �� � ��� �/�/� +�����" �������� �� �������/��

�� ���� 9�� �� � ��� ������ �4+� $#*&�$#*)�

���

���

���

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

��6 �� ������ ��� ���I �A�6 � ���� ++

Page 12: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

1���� G� @��� I� ���� G �� ��4 2$--&3 :�� /�� �+ ���� ��9�� ����

�� �+�� ��� ��� ������ � �� �� /���0� �+ ���< � �� �� � +������

-��.�� �/���� ������� �� (%-�($*�

1��� �� �� ����� � �� ����� � � �� ��4 2(%%%3 :�� ������ �������

�+ � ��/� ����� +������ 13������� �������� +1� ,$(�,(#�

1���� �� �������� �� 2$--&3 �������� 9�� �� ��� �+ �( ���

4���� 9���� ������ � ����� �9�� � ��������� ��� �/�/� +������

-��.�� �/���� ������� �� $),�$-)�

���� � �� �I� 1���< �@� ��9 ���� �� �� ��4 2$---3 ��������

�������� ��� ��9 ��������� ������� �+ ������ � �� �� ���

4���� 9���� ������ � � �� �������� ������ +������ -��.��

�/���� ������� )� )-$�-%(�

��/ ���� 6�� C���4��� 1 2$-)%3 :�� +��� ���� ���������

��/��" ������ �� �+ �( ���4��� � ���� ����� ��� ��� �����!

������ �������� 2+� $','�$''#�

���/� � 2$-#)3 �� ��������� � ����/������ �+ ������������ �

�9�� � ����� + ���� ��" ���������� �� �/� "�/ ;���� 8������

�������� �� ������ ���/����� ��� ($$�($'�

G��9 � 51� G���� 1�� ������� GG 2$-*&3 ��� +���/� +������ ��"

=�������� ��� �/� ������/���� 9��� ( 2��� @���� �� GG3� ���

$*$�('%� ������ � 5����� ������

G��9 � 51� @�������� G� ���� � �� ��4 2$--*3 �������� 9�� �� �� �+

������ � �� ��� 4���� 9���� ��� ���� � ������ �� �+ � ������

����0 ���/�� +������ ;�3���� �� -���/����� *������/� +*��

()-#,�()-&*�

G���� �5� N4 �0 �� C��� :A 2$-*)3 � +��� �������� ��������� �

�( ������ +�� ���� �������� �� +�/� ����/�������

������/��� �� �������� +�� )'#�)#$�

>� ��� G�� C�� ���� G� 2$--%3 :�� >����� ��� @ �������

����� ������ ��3����� :���� ������������ )*� ,$�'*�

>����� @� ����0 ��� ����0 �� �� ��4 2$--&3 �+ � ���� +���� � ���

+������ ������ �4/� (%$�

> � G� A���� �� 2$--%3 ������ � �� �� ������ � � � ������!

��� �������� ���������� ��3����� :���� ������������ )��

$,#�$'-�

>���� 1� ��/ 6� ������4 �� 2$--#3 � ��!�9��/�� �� �+ ���

C��� ������� �� /� � ���� ��!4� ���� �9��� ��� ;�3���� ��

���������� +22� (),�(-(�

�+��/� 5@� 6�/��� �:� ��� ��� �C 2(%%$3 ���/�� ����� �+ �(

������ � �� � �� ��������� ;�3���� �� -���/����� *������/� +*2�

,%*$�,%)$�

�� 6� > ���� G@� ;������ 6; �� ��4 2(%%$3 ���������� ���/��� ���

�� ���.��4 �� ����� � �� ������ ��� &*&� �4 � 5����� ����

6����� ;�

�9 �� @�� 6��� @1� �������� �� �� ��4 2$--*3 ������ �

����/���� ���� ��9�� ���� ����/������� �� ��� ����� �+ ���!

������ ���� ��� �� ���� �� ���� � ������� ����/��������

;�3���� �� -���/����� *������/� +*�� ()-**�()-)&�

�4 ��� ��04 � 5�� �������� �� �� ��4 2�/�� ����3 :��

���� ;�/� ���4��0 ����� � +�� ����/� � ��� /���������!

� ��� ���� �+ ��� �������� �� � ������� � ����� �� ����

���� �� ���������

�4 ��� >��� ��� ;@� �������� �� �� ��4 2(%%$3 ���� �� ���

�������� 9�� �� �� � ���� ��� �� � � ��/� 5�������� � ��

+����� �/� � � �/���� ���/ ��� ����3��3��� ��� 1�����

������������ ++*� (*�',�

�4 ��� 6��� @1� ������ 5@ 2$---3 �������� ��� ���/��

���� ��� �� �+ � ��������� � �� ���������� -��.�� �/����

������� )� $&-�$)(�

�� J 2$--)3 � � ������������ ��� �����9�� ��� �+ �/�+���!� �

������ � �9�� ���� 9� ���� ��� ����3��3��� ��� 1�����

������������ ,+� ,-�#%�

�� J� ����0 :�� �������� 1 �� ��4 2$--&3 ������ � �� ��

������ � ��� ����/���� ��������� �9�� � � ��� ��� �/�/�

+������ ����3��3��� ��� 1����� ������������ 5+� $,�(-�

�� J� ;/����� G�� �������� 6@ �� ��4 2$---3 �� !���� �����9�!

� �� �+ ��� ��������� � ������ � �+ �( 4 �� � ���������

��� �/�/� +����� � ��/����� ���� �� ������� ;�3���� ��

-���/����� *������/� +*1� $#-*#�$#-)'�

���� �6 2$-&%3 5����������� � /���� + ��� ���� � ���� ��� ��

��������� � ������ +�� ������ � � ��� �/��/���� ������

� �� �� ������ � ���4��� ��� ���������� ��� � ���� + ����

�������� ;�3����� )�� &-*�*%,�

������4 �� 2$--#3 @ ������������ ��� ����� 8/�� +�� ����!

/� � � ������������������ ����� �� ������ �� ��" ������

6���� -����) ����3��� ������� ���� �� ��� >���� 2���

@����� 5� = ���� �� 6�3� ��� $(&�$&,� ����04���� ������

�/� � 6� ������� :� �� �61 �� ��4 2$-)(3 �++���� �+ ����

��� 4���� 9���� ��������� �� ���� ��9�� ���� ����/�������

�+ �( +�/���� ��3����� :���� ������������ �/� (%-�(((�

�/� � 6� G/��@G 2$--&3 :�� ����� 9� ��� �� �+ ���� ��� ������

���� ��������� +�� ����/������ �+ ���� +�/���� -��.�� �/����

������� �� ('$�(#,�

�/� � 6� @���� �++ G 2$--%3 ���� ��9�� ���� �( +�/� ����!

/������� /� � ����! ��� ������!���� �( ���������" ������!

� ��� +�� �����<�� 4���� 9���/� ���� � 9 �� ��� ���� � �+

+�/��/�� ��� � � � ����� � �/���� ��3����� :���� ������������

)/� &,�*&�

������ �� 1����� �� @���� �� 2$--)3 �� !��������/�������

�+ ������ +����� ������ ������� ��9��� ��� � ��������/�� ���� !

� 9 ��� -��.�� �/���� ������� 1� '',�'#%�

9 � ���� 15� �/��� ���� 1 2$--#3 ������/��!����� ����/��!

����� �+ ����� �� ������ �" ���� ��� ��� ��� ��/���� �+ ������

��" ������ 6���� -����) ����3��� ������� ���� �� ��� >����

2��� @����� 5�� ���� �� 6�3� ��� $'�#$� ����04��� �� �����

������

/�� �5� 6 ��� CG� 5 ���� �� ��4 2$---3 :�� �++���� �+ �������

�����/� <�� �� �� �� �!�/�+��� �( +�/� ��� ��� ��� ��� ���

+�� ��� ����/������� /���� ���9���� �(� -��.�� �/����

������� )� (&-�

@��� I� ����� ��� 1���� G �� ��4 2$--)3 ������ � �� �� �����+��

�9�� � ������� ���<�� �� �� � +������ ;�3���� �� -���/�����

*������/� +*/� ,$#-,�,$&$(�

@������ CG 2(%%%3 � � ���� ������ +�� ��� ��� � +��8/����

�������� ������� ��� +�� ���� ��9�� ���� �������� ����3��3���

��� 1����� ������������ +*1� $)#�$-)�

@������ CG� �� J 2(%%(3 ���� ��9�� ���� +�/� ������� ��� ���

/������ �� �� � ��� ���� ��/� �� �+ ������ ��� ���� � ��!

���� ��� ����3��3��� ��� 1����� ������������ ++/� $($�$''�

@�@ ���� 6: 2$-))3 �� ���� �������� �� ����� 8/� 4 ��

�������� ���� ��� � �� �� ���!� ���� ����� �� ��3����� :����

������������ 1/� (,$�('#�

@���� �++ G�� @��� I� �/� � 6 2$--&3 :�� ����� �� �� �+

������ � ��� ���� ����/������� �+ ���� ���������� +�/���

�+ ������ ��� 4����� -��.�� �/���� ������� �� (,$�('%�

@���� �� G� �<� �< 1 2$-&%3 :�� �( +�/� �9�� � + ��� �+ �/ ��

������ 93������� ;�3���� �� �/� *���� ������������� ������ 52�

(%#�($'�

���

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

+� � � � � � � ���� �

Page 13: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

@���� �G 2$-)&3 ;��8/���� �������� ������� ��� +�� ���� ��9��!

���� �������� ��3����� :���� ������������ /4� $*�,#�

���0 � 2$-)'3 ���� ��� �� �+ �� �+����� ������ � �� �� ���

�/� � �� ����/���� �� ��/� �� �+ �/��/���� ����������

��3����� :���� ������������ �,� )#�$%*�

���0 �� @���/ : 2$-)(3 ��+����� ��9 �� +�� � �/������/�

����/������� �+ +�/��/�� ��� �+ ��������� � �( ��� 4����

9����� ��3����� :���� ������������ �1� $%-�$$-�

5�4 D>� �������� ��� @����� :5 �� ��4 2(%%%3 ������� �� �+

���� ��9�� ���� ����/������� ��������� � ���� ��9��� 9�

�++���� ��� ���� �� +�/���� ��3����� :���� ������������ ,4�

')*�#$$�

5 �9���� 1� ����� G@ 2(%%%3 ������ ������� � �/������

+������" �������� � �/��+�/�� ;�3���� �� =�����.�� ������ ++�

-(,�-(&�

6�/���� @6 2$-*-3 ������ �� � +�/�! ��� ��� ����� ���� ��

�9�� +������� ��3����� :���� ������������ +2� '&*�')&�

6������� 2$)-#3 � ��� ����� ��� ������ �+ ��������� ���

9 ���/� +�/ �� ��� ��� ������ ��� �� �+ �� ��� ��� �/�����/���

6���������� �� *���� ����� �� :������ �+41� -,#�-)(�

6 ���� ��� 6����� 6� 2$-*&3 1���������� ��" =�������� ��� �/�

������/���� ��4 # 2��� @���� �� G?� ��� ,'-�,-)� ������ �

5����� ������

6/ �� �� G��9 � 51� �������� �� �� ��4 2$--#3 �( +�/��� �9��

����� ����� ��" � � �����/�� ��9 �4� �� ����� � ���������

*������/� �2� $�&)�

6/�� � �C� �������� ��� :/���� � �� ��4 2$---3 � �����

�������� �� ��� ��� � ���4��0� ���� � ��4�� +�/��� 4 �� ���!

������ ����� � ��� �� ������ �� ����� *����� �����

�� �������� 4*� $%)�$(*�

���� � �5 2$--'3 ��/��� ����� +�� ������� ��� ������ +�/����

��3����� :���� ������������ 24� (-,�,$)�

���� � �5� 1� ����� ��� ������� ; �� ��4 2(%%%3 @���/�������

�+ �( ��� ���� � +�/��� �9�� � � ��� ����4��� +����� � ���

� �!4������ D� ��� ������� ����3��3��� ��� 1����� ������������

+*/� ,#*�,*'�

���� � �5� ���� �6 2$---3 ���� �� ����������� 9����� ��� ���

����� �� � �� �+ +�/� +����� ��� �9�� ����� ����/� ������

����3��3��� ��� 1����� ������������ ,/� $-#�(%-�

���/�<� �!�� >��� C 2$-&-3 @���/������ �+ �� ���� ����/��!

9 �� 4 �� �/9������ ��" ����3�� �� �� 1����� �����������

���������� �� �/� ��3����� �����3�� D����� ��� $'$�$#*�

������ ;G 2$-,%3 ��� �/����������� �� ���� ����� � �/�

������/���� -���/����� ������� O#(� ��� #&� @�������� ���

++ ��� ������

��/����4���� CG 2$-))3 ������� ��� +�� ��� �++��� �+ ���0 ��/��

���������� �� ���� � ��� ������ �� +� � ����!� �� ���� ��9��!

���� �������� ��3����� :���� ������������ 1�� $&*�$)%�

� ����� �G� :�/����� 1C� ��/���� �� �� ��4 2$--)3 :�� 9�� � ��

�+ � � ��� �� ������ � ��� ��/ ����� �/������ ���9� +�������

��3����� :���� ������������ 54� &-�--�

��� ���� �� ���������� �� ;� ��� : �� ��4 2(%%%3 :���� ��

������ � � � � �!���� � 9������ ,� ���� ��� � ��� ���� �

�( +�/��� +��� ������ �� ��������� /� � +�/� ����� +����� ��

����� � ��� ������ ���� � � -��.�� ������/����� ������� +1�

*(#�*''�

�/� G� ���B��� �� 6� @���� �� ��4 2$--)3 :�������� �+ ������

� �� ��� 4���� 9���� ��� �<��� �� �/��/����� ��� ����� � ��/!

��� ���� ;�3���� �� -���/����� *������/� +*/� (#)*,�(#))#�

�/�0�� ��� A���� �� 2$--,3 ���� �������� �� ����/������� �+

�( +�/�/� � � ���������� ������" ������ ��� + ��� ���� � � ���

�� ���� ���� ������� ��3����� :���� ������������ 21� ,-$�'%*�

�/�0�� ��� A���� �� 2(%%$3 I���!��/�� �����9�� ��� �+ ��� ���

��������� ������ � �+ ������ � �� �� � � ��� 9� ���� ����

��� � �� -��.�� �/���� ������� 4� (*-�(-%�

�4 ����0 C� 2$-#$3 @���/������ �+ 9��� ��� �����+�� �+ ����

��� 4���� 9���� �� ��� �� � ��� ��4�� ����������� ;�3���� ��

������������ 5� $,#�$'#�

:4 �� :�� >/���� C5� ������ G@ �� ��4 2(%%%3 ������� � ����!

��9�� ���� +�/� /������� ����� �9�� � ��������� ����3��3���

��� 1����� ������������ +*/� (*-�,%%�

A����� � 65� �� �� �� � 1� @����/�� 6 �� ��4 2$--&3 �������� ���

������ � �� �� ������ � �+ � ����� +����� 4 �� ��� �����!

������ -��.�� �/���� ������� �� $--�(%)�

A����� � 6� @����/�� 1� ������ �G �� ��4 2(%%%3 6��� ��� �� ��

��� �� � ������ ���� �+ ������ ������� � �/������ +�������

8��3��� 1*1� )&$�)&'�

A����� � 6� ������� � @/ ��<<� 1�� ���� �� � 5 �� ��4 2$--$3 ��

����� ������ ���� �+ ��� ���� �������� �� ����� 8/� �9�� �

@�� ��������� ����� � ������� ������ ���� ��� �� ��������

+1� -)*�--'�

A���� �� 2$--%3 @ ������������ ��� ������� +�� ����/� �

�/�+��� +�/��� �+ ���� ��� ���� �� *����� ����� *� �(�� )�

--�$$#�

A���� ��� �������� ��� �������� �� �� ��4 2$-)&3 ���� +�/���

�+ �(� 4���� 9����� ��� ���� ��� ���� �9�� � ��� �/�/� +������

��3����� :���� ������������ /2� *$�-$�

A���� ��� > � G� ������� 6G 2$-)-3 ������ � �� ��� 4���� 9����

��� ���� ��� ���� +�/��� �9�� � ���� ���� ��� � �� ��3�����

:���� ������������ 12� #,�&*�

C��� �>� 5������ 1� �/� � 6 2$-)%3 ������� �� �+ +�/�

����/������� +�� ���� �� �++���� �/� �� ���� ��� 4����

9���� �����+��� 93������� ;�3���� �� *���� �������������

������ +*2� )#�$%%�

C����� @ 2$-*%3 ���� �������� �� ����/������� � ��� �����!

���� � �/�+��� ����� �9�� � � �/��/��� ������ 5�� � ������� ���

D� 9��� �� �+ C ����� ��

C����� @� ���0 �6� ���� 6 2$-),3 ;�/��� �+ ���� ��� ���!

� ���� ���9� � ��� �/�/� +����� � 4 ����� ��� ��3����� :����

������������ �4� (,*�(##�

C����� @� ���� 6 2$-)#3 A�� �� � �� �+ ����� ���� ���� ������!

�� �� ��� ����� �+ ���� ������ �� ��" 1�����7������/���

2��������� 2��� �/��� ��� ��� � �0� ��3� ��� #-$�&$(� 6� ���

5/�� ��� ���� ���������� ������������

C ���� >�� �������� �� 2(%%$3 ������ � ���������� ��� !

����� �+ ������ � �� �� ������ � �9�� + 9� ����� �� � ��� �/!

�/� +����� � ��� ��/����� D� ��� ������� ;�3���� �� -���/�����

*������/� +*2� ,'$&*�,'$*)�

C ���� >�� 1������ � ��� ;�� � � �� ��4 2(%%(3 ���� � �������

����/�� �� ;DJ��: � ���� ����3��3��� ��� 1����� ������������

++/� ((,�(',�

C ���� >�� ������ 5G� @/�������� 5 �� ��4 2(%%$3 � ������ ���

�+ ������� +�� ������ � � +����� �9��������� ��� �� ��� ��

����������" ��� +��4� �� � 4���� �/� ��� ���� ��9�� ���� ���

��������� 4���� �������� ����3��3��� ��� 1����� ������������

+*2� $#,�$&)�

C�+�� ��� 1�/���� @� @/� �� GC �� ��4 2$--,3 ��� ������ � �+

�( � � � �!��� �/�� +������ ������ �2*� $,$'�$,$*�

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

��6 �� ������ ��� ���I �A�6 � ���� +/

Page 14: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

�����������

���

I������� �� @/������ �� �� /�� � �� ��4 2$---3 �������� ���

�������/�� 9�� �� �� �+ �( +�/� ���4��� � ��������� +�����

��� ��� ���������� � G����� 6���3�� )+8� '%(�'$,�

I�� 5�� ����0 :�� ��/���� �� �� ��4 2$---3 ���� �� ���

�������� 9�� �� � �� �+ �( ���������� �� ��� +�/� � � ������

����� +������ ;�3���� �� -���/����� *������/� +*1� (*&#,�(*&&$�

I �� ��9 � >G� ��04 � 5� �� ��4 2(%%%3 ��+�/���� �+ ��9��� �� ��

����/������� �+ ��� ��� ���������!���������� ������ � �+

�( +��� � 9��� ���� ��4��� ;�3���� �� -���/����� *������/� +*)�

---$�----�

� (%%, ����04��� 5/�� �� � ��� -��.�� �/���� ������� ,� $�$'

+1 � � � � � � ���� �

Page 15: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change

������ ����� ���

������� ���!�� ����"� �#���"�

���#$�� ����

���� �����

����� ��� ���������� � ��� ����� ��� ������ ������� ����� ������ ������ � ����� �� ������ �� ��� ����

���� ��� ��������� ���� ������������ ������ ����� ��� ������� � ��� ����� ����� �� ����� �� ������������ ����� � ���

�� � ����� ������ ����� ������� ��� ���� ��� ��������� ���� � ��� �������� ��������� ������ �� �������� ���

��� �� �� � �� ����� � ���� � ��� �����!� �� �� ������ �������� ���� ���� ���� �������� ��� ����� �����������

����� ��%&' ����� �����(&

" ��# $������� ��� ���� ���� �� � $��������

� ���� �� ������� ��� %��� &����

' (��� ) *����� "+,- ��� ���� ���� �� �

(��� ) *���� "+,- � ���� ���� ������� �������

��� �����

. ��# ��� ������ /�! ��� /�! ��� ���� ����� � ���

���� ������ ������

0 ��# ��� ������ !�! ��� ���� ����� � ��� ����

- ��# 1���� �� %��� &��� �� 1���� ������ ������

2 ������� �� ��� "+++ ��� �� ���� ���� �� ��� %���

&����

, &��� �� �� ��� "++0 ��� �� ���� �������� �� ���

�����

3 ��# ������ ������ �� ��� ����� �����

+ ��# ������ ������ �� ��� ����� �����

"4 ��# ������ ������ ���� �� � ��� ��

"" ��# ������ ������ �������� ������

"' ��# ������ ������ �� ��� �����

". ��# ������ ������ ������� �������

:��������� L/���

5����� ���9 �� ���� 9�� ��� �������� �����

Page 16: Assessing the eddy covariance technique for …nature.berkeley.edu/biometlab/pdf/ddb GCB proof.pdf · Assessing the eddy covariance technique for evaluating carbon dioxide ex change