Canopy physiology: interpreting the variations in eddy fluxes of water vapour and carbon dioxide observed over a beech forest

Fluxes of carbon dioxide, water vapour, heat and momentum over a northern German beech forest were measured by use of the eddy covariance technique. The canopy conductance to water vapour transfer, g c, was calculated for daylight periods with sufficient fetch, sufficient energy balance closure, and dry canopy surface. In search for functional responses of the beech canopy to the environment, we related g c linearly to net ecosystem CO 2 exchange ( F c) scaled by relative air humidity, and F c non-linearly to photon flux density, air temperature and g c. Consequently, conductance and CO 2 exchange of the canopy were assumed to be coupled as in the widely used leaf scale approach by Farquhar & von Caemmerer (1982) and Ball et al. (1987). Applying the respective canopy scale formulations left only 30% of the variance in g c and 37% of the variance in F c unexplained. Testing the equations against eddy flux data collected in a Danish beech forest resulted in an agreement within a few percent. A perspective is given how to simplify canopy water and carbon flux models by use of the framework presented in this study. Über einem Buchenwald in Norddeutschland wurden die Bestandesflüsse von Kohlendioxid, Wasserdampf und fühlbarer Wärme sowie der Impulsfluss mit Hilfe der Eddy-Kovarianz-Technik gemessen. Die Bestandesleitfähigkeit für Wasserdampf, g c, wurde für Tageslichtperioden mit hinreichend geschlossener Energiebilanz, ausreichender Ausdehnung des Bestandes in Richtung des Windes und trockener Kronendachoberfläche berechnet. Auf der Suche nach Reaktionen des Buchenwaldes auf die einwirkenden meteorologischen Bedingungen wurde g c linear zu dem Produkt aus Bestandes-CO 2-Fluss ( F c) und relativer Luftfeuchte in Beziehung gesetzt und F c nicht-linear zu einer Funktion aus Photonenflussdichte, Lufttemperatur und g c. Damit wurden Leitfähigkeit und CO 2-Austausch des Bestandes als eng miteinander gekoppelt betrachtet, analog zu dem verbreiteten, für die Blattebene geltenden Ansatz von Farquhar & von Caemmerer (1982) und Ball et al. (1987). Die Anwendung der entsprechenden mathematischen Formulierungen auf den erhobenen Datensatz erklärt 70% der Varianz von g c und 63% der Varianz von F c. Die Gleichungen wurden ebenfalls zur Berechnung des Kohlenstoffflusses über einem dänischen Buchenwald eingesetzt und führten zu einer Übereinstimmung bis auf wenige Prozent mit dem dort gemessenen Eddy-Fluss. Es wird eine Perspektive aufgezeigt, wie Bestandesmodelle für den Was