Evaluation of Modified Soil-Plant-Atmosphere Model (mSPA) to Simulate Net Ecosystem Carbon Exchange Over a Deciduous Forest at Gwangneung in 2006

We evaluated modified Soil-Plant-Atmosphere model's performance to simulate the seasonal variation of net ecosystem exchange (NEE) of carbon and examined the critical controlling mechanism on carbon exchange using the model over a deciduous forest at Gwangnung in 2006. The modified Soil-Plant-Atmosphere (mSPA) model was calibrated to capture the mean NEE during the daytime (1000-1400 LST) and used to simulate gross primary productivity (GPP). Ecosystem respiration ($R_e$) has been estimated using an empirical formula developed at this site. The simulation results indicated that the daytime mean stomatal conductance was highly correlated with daily insolation in the summer. Low stomatal conductance in high insolation occurred on the days with low temperature rather than with high vapor pressure deficit. It suggests that the forest rarely experienced water stress in the summer of 2006. The model captured the observed bimodal seasonal variation with a mid-season depression of carbon uptake. The model estimates of annual GPP, $R_e$ and NEE were $964\;gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$, $733\;gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$, and $-231\;gCm\;^{-2}\;yr^{-1}$, respectively. Compared to the observed annual NEE, the modeled estimates showed more carbon uptake by about $140\;gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$. The uncertainty of the estimate of annual NEE in a complex terrain is discussed.

2006년 광릉 활엽수림에서 순 생태계 탄소 교환량의 모의에 대한 modified Soil-Plant-Atmosphere (mSPA) 모델의 평가

2006년 광릉 활엽수림지역에서 관측된 자료를 활용하여 수정된 토양-식생-대기 모델을 보정하고 연간 순생태 교환량의 계절변동성에 대한 모델의 모의 능력을 평가하고 탄소교환을 조절하는 주요 인자에 대하여 조사하였다. 수정된 토양-식생-대기 모델(mSPA model)을 1000 LST부터 1400 LST까지 관측된 낮 시간의 평균 순 생태 교환량(Net ecosystem exchange)을 모의하도록 보정한 후 총 일차 생산량(Gross primary productivity)을 계산하는데 사용하였고 생태 호흡량(Ecosystem respiration)은 관측지에서 개발된 경험식을 사용하여 추정하였다. 모델 결과는 여름철에 낮 시간의 평균 기공 전도도는 일사량과 매우 높은 상관성이 있음을 나타내었고 수증기 포차는 기공전도도의 변화에 큰 영향을 미치지는 않음을 보였다. 모델은 성장기간에 두 개의 극대값을 갖는 관측된 순 생태교환량의 계절 변동성을 모의하였다. 모델에서 계산된 연간 총 생산량과 생태호흡량, 그리고 순 생태 교환량은 각각 $964gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$, $733gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$ 그리고 $-231gCm\;^{-2}\;yr^{-1}$이었다. 관측값에 기반하여 산정된 연구결과와 비교할 때 모델 추정값이 약 $140gC\;m^{-2}\;yr^{-1}$ 더 많은 탄소 흡수를 보였다. 복잡한 지형에서 연간 생태 교환량 추정의 불확실성에 대하여 논의하였다.