Background: Water use efficiency (WUE) is an indicator of the trade-off between carbon uptake and water loss to the atmosphere at the plant or ecosystem level. Understanding temporal dynamics and the response of WUE to climatic variability is an essential part of land degradation assessments in water-limited dryland regions. Alternative definitions of and/or alternative methodologies used to measure WUE, however, have hampered intercomparisons among previous studies of different biomes and regions. The present study aims to clarify semantic differences among WUE parameters applied in previous studies and summarize these parameters in terms of their definition and methodology. Additionally, the consistency of the responses of alternative WUE parameters to interannual changes in moisture levels in Northeast Asia dryland regions (NADRs) was tested. Results: The literature review identified more than five different WUE parameters defined at leaf and ecosystem levels and indicates that major conclusions regarding the WUE response to climatic variability were partly inconsistent depending on the parameters used. Our demonstration of WUE in NADR again confirmed regional inconsistencies and further showed that inconsistencies were more distinct in hyper- and semi-arid climates than in arid climates, which might reflect the different relative roles of physical and biological processes in the coupled carbon-water process. Conclusions: The responses of alternative WUE parameters to drying and wetting may be different in different regions, and regionally different response seems to be related to aridity, which determines vegetation coverage.
Kim, Phil-S.;Yoo, Kyung-H.;Kim, Sun-Joo;Lee, Nam-Ho
한국수자원학회:학술대회논문집
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한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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pp.524-528
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2009
The objectives of this study were to install RCR systems at a typical single family house and a school in Alabama, and evaluate the feasibility and efficiency of using the RCR systems for water harvesting in Alabama. The RCR systemswere equipped with a control system and a CR10X data logger to monitor the system operation and to collect data on precipitation, temperature, overflow, water depth in the storage tank and daily uses of toilet flushing. Daily average water use of the home for toilet flushing was 95 liter and 2100 liter was used at the school during the school days. Rainwater harvesting efficiency was 83.3 and 89 percent and RCR use efficiency was 18 and 98 percent from the home and the school, respectively. A computer program was developed to estimate potential effectiveness of RCR systems. From the analysis result with 10 years rainfall data, a total of 67,000 liters of rainwater could be harvested for domestic uses from a typical single family house which supplies 190 liters per day.
Gross Primary production (GPP) and evapotranspiration (ET) are the two critical components of carbon and water cycle respectively, linking the terrestrial surface and ecosystem with the atmosphere. The ratio between GPP to ET is called ecosystem water use efficiency (EWUE) and its quantification at the forest site helps to understand the impact of climate change due to large scale anthropogenic activities such as deforestation and irrigation. This study was conducted at the FLUXNET forest site CN-Qia (2003-2005) using Community land model (CLM 5.0). We simulated carbon and water fluxes including GPP, ecosystem respiration (ER), and ET using climatic variables as forcing dataset for 30 years (1981-2010). Model results were validated with the FLUXNET tower observations. The correlation showed better performance with values of 0.65, 0.77, and 0.63 for GPP, ER, and ET, respectively. The model underestimated the results with minimum bias of -0.04, -1.67, and -0.40 for GPP, ER, and ET, respectively. Effect of climate 'CLIM' and '$CO_2$' were analyzed based on EWUE and its trend was evaluated in the study period. The positive trend of EWUE was observed in the whole period from 1981-2010, and the trend showed further increase when simulated with rising $CO_2$. The time period were divided into two parts, from 1981-2000 and from 2001 to 2010, to identify the warming effect on EWUE. The first period showed the similar increasing trend of EWUE, but the second period showed slightly decreasing trend. This might be associated with the increase in ET in the wet temperate forest site due to increase in climate warming. Water use efficiency defined by transpiration (TR) (TWUE), and inherent-TR based WUE (IT-WUE) were also discussed. This research provides the evidence to climate warming and emphasized the importance of long term planning for management of water resources and evaporative demand in irrigation, deforestation and other anthropogenic activities.
The purpose of this study is to reprocess Waste-LCD(Liquid Crystal Display), to widely increase specific surface-area by foaming agent in the process of reprocessing and to use as a substrate of water treatment which is increased the ability of biological treatment, as well as to control non-point source pollutants produced by surface run off during rainfall with using this substrate, and to improve water quality of public watershed as developing substrate for water treatment to be able to purify second treated water which is exhausted at the wastewater treatment plant. The average removal efficiency of Waste-LCD that using the foaming technology was SS 71.2%, BOD 55.7%, COD 58.4%, T-N 29.5% and T-P was 50.3%. Almost Media, early stage showed low removal efficiency of SS and BOD. However, it became high when the microorganism adhered the Media. The variation of SS removal efficiency was high by inflow concentration of SS. The reason for the Media 4 showed high SS removal efficiency is that it has wide specific surface-area, and also it has a pore. All in all, it shows floating matter treatment ability not only inside but it also works outside of the substrate.
Since the temperature of waste heat source is relatively low, it is difficult to maintain high level of efficiency in power generation when the waste heat recovery is employed in the system. In an effort to improve the thermal efficiency and power output, use of ammonia-water mixture as a working fluid in the power cycle becomes a viable option. In this work, the performance of ammonia-water mixture based Rankine cycle is thoroughly investigated in order to maximize the power generation from the low temperature waste heat. In analyzing the power cycle, several key system parameters such as mass fraction of ammonia in the mixture and turbine inlet pressure are studied to examine their effects on the system performance. The results of the cycle analysis find a substantial increase both in power output and thermal efficiency if the fraction of ammonia increases in the working fluid.
Drought stress is a condition that occurs frequently in the field, it reduces of the agricultural yield of field crops. The aim of the study was to screen drought-adapted genotype of Italian rye grass. The experiments were conducted between the two Italian ryegrass (Lolium multiflorum L.) cultivars viz. Hwasan (H) and Kowinearly (KE). The plants were exposed to drought for 14 days. The results suggest that the morphological traits and biomass yield of KE significantly affected by drought stress-induced oxidative stress as the hydrogen peroxide (H2O2) level was induced, while these parameters were unchanged or less affected in H. Furthermore, the cultivar H showed better adaptation by maintaining several physiological parameter including photosystem-II (Fv/Fm), water use efficiency (WUE) and relative water content (RWC%) level in response to drought stress. These results indicate that the cultivar H shows improved drought tolerance by generic variation, improving photosynthetic efficiency and reducing oxidative stress damages under drought stress. These findings can be useful to the breeder and farmer for improving drought tolerance in Italian rye grass through breeding programs.
This study was conducted to examine the water use efficiency (WUE) in five species of one-year-old seedlings grown in a field nursery in Mongolia. Larix sibirica and Pinus sylvestris are the most dominant coniferous species while Ulmus pumila is an important deciduous species known well-adapted in harsh conditions such as in semi-arid forests and Gobi desert regions. Caragana arborescens (Siberian pea shrub) and Hippophae rhamnoides are N-fixing shrubs in Mongolia. Thirty one-year-old seedlings were sampled from each of the five species (a total of 150 samples) and measured for net photosynthetic rate (Pn) and transpiration rate (E). The Pn and E were used to calculate and compare the WUE of each species. Pn differed significantly among the five species (p < 0.05). However, there was no significant difference in Pn between L. sibirica and H. rhamnoides (p > 0.05). C. arborescens showed the highest Pn whereas U. pumila did the poorest. E differed significantly among the five species (p < 0.05). L. sibirica and U. pumila showed considerably lower E than other species. Thus, WUE values of coniferous species such as L. sibirica and P. sylvestris were significantly greater than deciduous or shrub species such as U. pumila, C. arborescens and H. rhamnoides (p < 0.01). It may result that conifers showed relatively high water use efficiency than deciduous or shrub trees due to their lower transpiration rates, which resulted in morphological and physiological characteristics of their leaves. This may indicate that L. sibirica and P. sylvestris can be widely used for rehabilitation works in Mongolia attributed to their dominant distributions but also their high drought-resistance properties.
한라산의 윗세오름, 영실(윗세오름과 영실사이), 진달래밭 등 3개 지역에서 구상나무의 광합성능력과 수분이용효율의 특성을 알아보기 위하여 시기별, 온도별, 그리고 지역별 건전개체와 쇠약한 개체에 대하여 조사를 수행하였다. 일반적으로 구상나무의 광합성능력은 $15^{\circ}C$일 때가 $20^{\circ}C$, $25^{\circ}C$일 때 보다 높았다, 6월과 8월의 경우 건전개체와 쇠약개체간의 광합성능력의 차이가 뚜렷했지만 9월에 쇠약개체의 광합성능력이 다시 회복되었다. 모든 개체에서 수분이용효율은 쇠약개체가 건전개체에 비해 높았다.
The discharge of oily wastewater into water bodies and soil poses a serious hazard to the environment and public health. Various conventional techniques have been employed to treat oil-water mixtures and emulsions; Unfortunately, these approaches are frequently expensive, time-consuming, and unsatisfactory outcomes. Porous materials and adsorbents are commonly used for purification, but their use is limited by low separation efficiencies and the risk of secondary contamination. Recent advancements in nanotechnology have driven the development of innovative materials and technologies for oil-contaminated wastewater treatment. Nanomaterials can offer enhanced oil-water separation properties due to their high surface area and tunable surface chemistry. The fabrication of nanofiber membranes with precise pore sizes and surface properties can further improve separation efficiency. Notably, novel technologies have emerged utilizing nanomaterials with special surface wetting properties, such as superhydrophobicity, to selectively separate oil from oil-water mixtures or emulsions. These special wetting surfaces are promising for high-efficiency oil separation in emulsions and allow the use of materials with relatively large pores, enhancing throughput and separation efficiency. In this study, we introduce a facile and scalable method for fabrication of superhydrophobic-superoleophilic felt fabrics for oil/water mixture and emulsion separation. AlN nanopowders are hydrolyzed to create the desired microstructures, which firmly adhere to the fabric surface without the need for a binder resin, enabling specialized wetting properties. This approach is applicable regardless of the material's size and shape, enabling efficient separation of oil and water from oil-water mixtures and emulsions. The oil-water separation materials proposed in this study exhibit low cost, high scalability, and efficiency, demonstrating their potential for broad industrial applications.
The temperature of underground water generally remains constant regardless of the season. therefore, it is possible to get plenty of energy if we use characteristics of underground water for both cooling and heating. This study evaluates efficiency of real size coaxial and U-tube type complex geothermal system which is combined with underground water well. This study also evaluates relative efficiency/adaptability through comparison with existing geothermal systems(vertical closed loop system, open loop system(SCW)). The heat exchange capacity of complex geothermal system according to temperature difference between circulating water and underground water shows very high significance by increasing proportionally. The temperature change of underground water according to injection energy, shows very high linear growth aspect as injection thermal volume heightens. As a result of evaluation of heat exchange volume between complex geothermal system and comparative geothermal system, coaxial type has 26.1 times greater efficiency than comparative vertical closed type and 2.8 times greater efficiency than SCW type. U-tube type has 26.5 tims greater efficiency than comparative vertical closed type and 2.8 times greater than SCW type as well. This means complex geothermal system has extremely outstanding performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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