Using measured variances to compute surface fluxes and dry deposition velocities: A comparison with measurements from three surface types

Abstract

Fluxes of temperature, water vapour, O₃, SO₂ and CO₂ were estimated from the measurement of their variances, taken over a wetland region in northern Ontario (Canada) during the summer of 1990 and over a deciduous forest when it was fully leafed during the summer of 1988 and when it was leafless during the winter of 1990. A set of flux‐variance relations was employed, including empirical forms of universal functions that could be adjusted with some constants. Results from the present study show that these constants needed to be adjusted with site‐specific data in order to achieve a closer agreement between estimated and observed fluxes. Best estimates were obtained for the fluxes of temperature and water vapour and it was found that the flux estimates of O₃, SO₂ and CO₂ correlated better with water vapour than with temperature. For these trace gases the flux‐variance method yielded estimates of dry deposition velocities that were either comparable with or larger than those obtained from a resistance analogue model. Both methods yielded values that overestimated the observed dry deposition velocities. The employment of the flux‐variance method in an operational network would require the use of fast‐response sensors and a practical method for reducing the noise level of the measured variances.

Résumé

On a estimé, à partir de la mesure de leurs variances, les flux de température, vapeur d'eau, O₃, SO₂ et CO₂ au‐dessus d'une région de terres humides du nord de l'Ontario à l'été 1990, et au‐dessus d'une forêt caduque mature durant l'été de 1988 et, sans feuilles, durant l'hiver 1990. On a utilisé un ensemble de rapports flux‐variances en incluant des formes empiriques de fonctions universelles qui peuvent être ajustées à l'aide de constantes. Les résultats de l'étude montrent que ces constantes doivent être ajustées en utilisant des données spécifiques à la location afin d'avoir un accord qui approche les flux estimés et observés. Les flux de température et de vapeur d'eau ont produit les meilleurs estimés; les flux estimés de O₃, de SO₂ et de CO₂ ont une meilleure corrélation avec la vapeur d'eau qu ‘avec la température. Pour ces gaz trace, la méthode de variance des flux a produit des estimés de la vélocité des dépositions sèches qui étaient soit comparable à ou plus grands que ceux obtenus d'un modèle analogue de la résistance. Les deux méthodes ont produit des valeurs qui surestimaient les vélocités de déposition sèche. L'usage de la méthode de variance des flux dans un contexte opérationnel nécessiterait l'utilisation de capteurs à réponse rapide et un moyen pratique de réduite le niveau de bruit des variances mesurées.