The diurnal course of soil moisture as measured by various dielectric sensors: Effects of soil temperature and the implications for evaporation estimates

Soil moisture content, theta, of a bare and vegetated UK gravelly sandy loam soil (in situ and repacked in small lysimeters) was measured using various dielectric instruments (single-sensor ThetaProbes, multi-sensor Profile Probes, and Aquaflex Sensors), at depths ranging between 0.03 and I m, during the summers of 2001 (in situ soil) and 2002 (mini-lysimeters). Half-hourly values of evaporation, E, were calculated from diurnal changes in total soil profile water content, using the soil water balance equation. For the bare soil field, Profile Probes and ML2x ThetaProbes indicated a diurnal course of theta that did not concur with typical soil physical observations: surface layer soil moisture content increased from early morning until about midday, after which theta declined, generally until the early evening. The unexpected course of theta was positively correlated to soil temperature, T-s, also at deeper depths. Aquaflex and ML1 ThetaProbe (older models) outputs, however, reflected common observations: 0 increased slightly during the night (capillary rise) and decreased from the morning until late afternoon (as a result of evaporation). For the vegetated plot, the spurious diurnal theta fluctuations were less obvious, because canopy shading resulted in lower amplitudes of T-s. The unrealistic theta profiles measured for the bare and vegetated field sites caused diurnal estimates of E to attain downward daytime and upward night-time values. In the mini-lysimeters, at medium to high moisture contents, theta values measured by (ML2x) ThetaProbes followed a relatively realistic course, and predictions of E from diurnal changes in vertically integrated theta generally compared well with lysimeter estimates of E. However, time courses of theta and E became comparable to those observed for the field plots when the soil in the lysimeters reached relatively low values of theta. Attempts to correct measured theta for fluctuations in T, revealed that no generally applicable formula could be derived. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Three phases of dark-recovery course from photoinhibition resolved by the chlorophyll fluorescence analysis in soybean leaves under field conditions

The chlorophyll fluorescence in soybean leaves was observed by a portable fluorometer CF-1000 under field conditions. On clear days, F-0 increased while F, and F-v/F-m decreased gradually in the morning. At midday F-O reached its maximum while F-v and F-v/F-m reached their minimum. The reverse changes occurred in the afternoon. At dusk these parameters could return to levels near those at dawn. Following exposure to a strong sunlight for more than 3 h, the dark-recovery process displayed three phases: (1) slow increases in F-0, F-v and F-v/F-m within the first hour; (2) a faster decrease in F-0 and faster increases in F-v and F-v/F-m within subsequent two hours; (3) a slow decrease in F-0 and slow increases in F-v and F-v/F-m within the fourth hour. In comparison with darkness, weak irradiance had no stimulating effect on the recovery from photoinhibition. Hence the photoinhibition in soybean leaves is mainly the reflection of reversible inactivation of some photosystem 2 reaction centres, but not the result of D1 protein loss.

Moving towards a more mechanistic approach in the determination of soil heat flux from remote measurements - II. Diurnal shape of soil heat flux

For vegetated surfaces, calculation of soil heat flux, G, with the Exact or Analytical method requires a harmonic analysis of below-canopy soil surface temperature, to obtain the shape of the diurnal course of G. When determining G with remote sensing methods, only composite (vegetation plus soil) radiometric brightness temperature is available. This paper presents a simple equation that relates the sum of the harmonic terms derived for the composite radiometric surface temperature to that of belowcanopy soil surface temperature. The thermal inertia, Gamma(,) for which a simple equation has been presented in a companion paper, paper I, is used to set the magnitude of G. To assess the success of the method proposed in this paper for the estimation of the diurnal shape of G, a comparison was made between 'remote' and in situ calculated values from described field sites. This indicated that the proposed method was suitable for the estimation of the shape of G for a variety of vegetation types and densities. The approach outlined in paper I, to obtain Gamma, was then combined with the estimated harmonic terms to predict estimates of G, which were compared to values predicted by empirical remote methods found in the literature. This indicated that the method proposed in the combination of papers I and II gave reliable estimates of G, which, in comparison to the other methods, resulted in more realistic predictions for vegetated surfaces. This set of equations can also be used for bare and sparsely vegetated soils, making it a universally applicable method. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cardiac lipid levels show diurnal changes and long-term variations in healthy human subjects

(1) H-MRS is regularly applied to determine lipid content in ectopic tissue - mostly skeletal muscle and liver - to investigate physiological and/or pathologic conditions, e.g. insulin resistance. Technical developments also allow non-invasive in vivo assessment of cardiac lipids; however, basic data about methodological reliability (repeatability) and physiological variations are scarce. The aim of the presented work was to determine potential diurnal changes of cardiac lipid stores in humans, and to put the results in relation to methodological repeatability and normal physiological day-to-day variations. Optimized cardiac- and respiratory-gated (1) H-MRS was used for non-invasive quantification of intracardiomyocellular lipids (ICCL), creatine, trimethyl-ammonium compounds (TMA), and taurine in nine healthy young men at three time points per day on two days separated by one week. This design allowed determination of (a) diurnal changes, (b) physiological variation over one week and (c) methodological repeatability of the ICCL levels. Comparison of fasted morning to post-absorptive evening measurements revealed a significant 37 ± 19% decrease of ICCL during the day (p = 0.0001). There was a significant linear correlation between ICCL levels in the morning and their decrease during the day (p = 0.015). Methodological repeatability for the ICCL/creatine ratio was excellent, with a coefficient of variance of ~5%, whereas physiological variation was found to be considerably higher (22%) in spite of a standardized physiological preparation protocol. In contrast, TMA levels remained stable over this time period. The proposed (1) H-MRS technique provides a robust way to investigate relevant physiological changes in cardiac metabolites, in particular ICCL. The present results suggest that ICCL reveal a diurnal course, with higher levels in the morning as compared to evening. In addition, a considerable long-term variation of ICCL levels, in both the morning and evening, was documented. Given the high methodological repeatability, these effects should be taken into account in studies investigating the metabolic role of ICCL.

干旱胁迫下本氏针茅光合特性和水分利用效率日动态研究

采用盆栽和人工控制土壤水分的方法,使用Li-6400便携式光合测定系统观测本氏针茅(Stipa bungeana)光合生理生态特征的日变化。结果表明:在不同土壤水分状况下,本氏针茅净光合速率日变化曲线均呈"双峰"型,并有不同程度的"午休"现象,且上午的净光合速率明显高于下午,随着土壤水分的升高而增加;蒸腾速率日变化曲线也呈"双峰"型,表现为较高土壤水分处理针茅具有较高的蒸腾速率;气孔导度受水分和光热胁迫的影响,日变化曲线呈凹型;胞间CO2浓度受空气CO2浓度和气孔导度的双重影响,呈现早晚高,正午低的日变化进程;水分利用效率最高值出现在上午较早的时段,随着土壤水分的增加,水分利用效率却降低。

桃树茎直径变化及其与气象因子关系

用线性差分径向变化仪连续监测充分灌溉条件下的仕女红桃树茎直径变化,结合同步观测的气象因子数据,分析2007年3月中旬～10月下旬的仕女红桃树茎直径变化规律,为基于果树直径变化的灌溉管理提供基础依据。结果表明:仕女红桃树茎直径具有很好的时间变化规律,日变化曲线呈均匀"U"型,日最大值出现在黎明前后,日最小值出现在下午4时左右;季节变化方面,MDS呈低—高—低变化规律,从萌芽—开花期到果实成熟期的不同生长阶段,MDS平均值依次为87μm、200.84μm、253.75μm、171.67μm、138.67μm和94.34μm,坐果—展叶期和第一次果实膨大期MDS值居全生育期最高,需水量最大。桃树直径生长呈慢—快—慢变化规律,3月中下旬,开始生长,平均日生长量从12.68μm逐渐增加大36.84μm,7月24日～8月23日之间生长最快,平均日生长量达73.67μm,然后迅速下降,到生长末期平均日生长量仅为7.36μm。3～5月和7～9月可分别采用DI和MDS作为灌溉控制指标。茎直径变化与气象因子响应强烈,但不同生长阶段对茎直径变化产生主要影响的气象因子不同,对MDS产生主要影响的气象因子依次为:Rn、Tmax、Tma...

五种红树植物光合产量模型及对环境因子的响应

以木榄（Bruguiera gymnorriza）、白骨壤（Avicennia marina）、桐花树（Aegiceras corniculata）、秋茄（Kandelia candel）和海漆（Excoecaria agallocha）为对象，以光合作用对环境因子的响应为主线，建立了从叶片水平到群体冠层水平上的光合产量模型，探讨了从器官、个体到群体的光合产量对环境因子响应的定量关系。 将Farquhar提出的单叶片光合作用生理生化模型与气孔导度B-B模型相结合，建立了光合作用－气孔导度耦合模型。模型模拟结果与实际测量结果具有较好的一致性。在温度为25.0℃，光合有效辐射为1000μmol•m-2s-1 的条件下，当外部CO2浓度倍增到720μmol•mol-1时，白骨壤、木榄、桐花树、秋茄、海漆的光合速率分别提高22.56%，17.13%，18.43%，18.63%和18.41%。在大气CO2浓度和光合有效辐射通量密度不变的条件下，光合作用速率对温度的响应呈单峰型曲线，即有一个最适温度，5种红树植物的最适温度值均为26.5℃左右。大气CO2浓度和温度固定不变（分别为350μmol•mol-1和25.0 ℃）时，光合作用对光合有效辐射的响应符合Michaelis-Menten反应曲线，模型在PAR<1800μmol•m-2s-1时模拟精度较高（P<0.01）。 在典型晴天条件下，5种红树植物的光合速率日变化都出现两个极大值（分别在11时和15时左右），中午前后光合速率较低，模型模拟光合速率日变化与实测数值日变化趋势一致。本模型能较好地模拟5种红树植物光合产量以及对环境因子的响应，模拟预测精度较高（P<0.01）。 以Ross和Nilson叶倾角分布模型为基础，分别建立了直接辐射和散射辐射在冠层内传输的子模型。冠层内的消光系数均有明显的日变化，且上午8时之前和下午16时之后随时间变化较大。在典型晴天条件下，单位土地面积日合成干物质总量（折合为CH2O）白骨壤为15.840g•m-2d-1，对于木榄、桐花树、秋茄、海漆其相应的值分别为 22.254 g•m-2d-1， 23.610 g•m-2d-1，24.525 g•m-2d-1和25.996 g•m-2d-1 。

Carbon Dioxide Exchange Between the Atmosphere and an Alpine Shrubland Meadow During the Growing Season on the Qinghai-Tibetan Plateau

In the present study, we used the eddy covariance method to measure CO2 exchange between the atmosphere and an alpine shrubland meadow ecosystem (37°36'N, 101°18'E; 3 250 m a.s.l.) on the Qinghai-Tibetan Plateau, China, during the growing season in 2003, from 20 April to 30 September. This meadow is dominated by formations of Potentilla fruticosa L. The soil is Mol-Cryic Cambisols. During the study period, the meadow was not grazed. The maximum rates of CO2 uptake and release derived from the diurnal course of CO2 flux were -9.38 and 5.02 μmol•m-2•s-1, respectively. The largest daily CO2 uptake was 1.7 g C•m-2•d-1 on 14 July, which is less than half that of an alpine Kobresia meadow ecosystem at similar latitudes. Daily CO2 uptake during the measurement period indicated that the alpine shrubland meadow ecosystem may behave as a sink of atmospheric CO2 during the growing season. The daytime CO2 uptake was correlated exponentially or linearly with the daily photo synthetic photon flux density each month. The daytime average water use efficiency of the ecosystem was 6.47 mg CO2/g H2O. The efficiency of the ecosystem increased with a decrease in vapor pressure deficit.

Carbon dioxide exchange between the atmosphere and an alpine meadow ecosystem on the Qinghai-Tibetan Plateau, China

We used the eddy covariance method to measure the M exchange between the atmosphere and an alpine meadow ecosystem (37degrees29-45'N, 101degrees12-23'E, 3250m a.s.l.) on the Qinghai-Tibetan Plateau, China in the 2001 and 2002 growing seasons. The maximum rates Of CO2 uptake and release derived from the diurnal course Of CO2 flux (FCO2) were -10.8 and 4.4 mumol m(-2) s(-1), respectively, indicating a relatively high net carbon sequestration potential as compared to subalpine coniferous forest at similar elevation and latitude. The largest daily CO2 uptake was 3.9 g cm(-2) per day on 7 July 2002, which is less than half of those reported for lowland grassland and forest at similar latitudes. The daily CO2 uptake during the measurement period indicated that the alpine ecosystem might behave as a sink of atmospheric M during the growing season if the carbon lost due to grazing is not significant. The daytime CO2 uptake was linearly correlated with the daily photosynthetic photon flux density each month. The nighttime averaged F-CO2 showed a positive exponential correlation with the soil temperature, but apparently negative correlation with the soil water content. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Multi-season eddy covariance observations of energy, water and carbon fluxes over a suburban area in Swindon, UK

Eddy covariance measurements of the turbulent sensible heat, latent heat and carbon dioxide fluxes for 12 months (2011–2012) are reported for the first time for a suburban area in the UK. The results from Swindon are comparable to suburban studies of similar surface cover elsewhere but reveal large seasonal variability. Energy partitioning favours turbulent sensible heat during summer (midday Bowen ratio 1.4–1.6) and latent heat in winter (0.05–0.7). A significant proportion of energy is stored (and released) by the urban fabric and the estimated anthropogenic heat flux is small but non-negligible (0.5–0.9 MJ m−2 day−1). The sensible heat flux is negative at night and for much of winter daytimes, reflecting the suburban nature of the site (44% vegetation) and relatively low built fraction (16%). Latent heat fluxes appear to be water limited during a dry spring in both 2011 and 2012, when the response of the surface to moisture availability can be seen on a daily timescale. Energy and other factors are more relevant controls at other times; at night the wind speed is important. On average, surface conductance follows a smooth, asymmetrical diurnal course peaking at around 6–9 mm s−1, but values are larger and highly variable in wet conditions. The combination of natural (vegetative) and anthropogenic (emission) processes is most evident in the temporal variation of the carbon flux: significant photosynthetic uptake is seen during summer, whilst traffic and building emissions explain peak release in winter (9.5 g C m−2 day−1). The area is a net source of CO2 annually. Analysis by wind direction highlights the role of urban vegetation in promoting evapotranspiration and offsetting CO2 emissions, especially when contrasted against peak traffic emissions from sectors with more roads. Given the extent of suburban land use, these results have important implications for understanding urban energy, water and carbon dynamics.

Using Distributed Temperature Sensing to monitor field scale dynamics of ground surface temperature and related substrate heat flux

We present one of the first studies of the use of Distributed Temperature Sensing (DTS) along fibre-optic cables to purposely monitor spatial and temporal variations in ground surface temperature (GST) and soil temperature, and provide an estimate of the heat flux at the base of the canopy layer and in the soil. Our field site was at a groundwater-fed wet meadow in the Netherlands covered by a canopy layer (between 0-0.5 m thickness) consisting of grass and sedges. At this site, we ran a single cable across the surface in parallel 40 m sections spaced by 2 m, to create a 40×40 m monitoring field for GST. We also buried a short length (≈10 m) of cable to depth of 0.1±0.02 m to measure soil temperature. We monitored the temperature along the entire cable continuously over a two-day period and captured the diurnal course of GST, and how it was affected by rainfall and canopy structure. The diurnal GST range, as observed by the DTS system, varied between 20.94 and 35.08◦C; precipitation events acted to suppress the range of GST. The spatial distribution of GST correlated with canopy vegetation height during both day and night. Using estimates of thermal inertia, combined with a harmonic analysis of GST and soil temperature, substrate and soil-heat fluxes were determined. Our observations demonstrate how the use of DTS shows great promise in better characterising area-average substrate/soil heat flux, their spatiotemporal variability, and how this variability is affected by canopy structure. The DTS system is able to provide a much richer data set than could be obtained from point temperature sensors. Furthermore, substrate heat fluxes derived from GST measurements may be able to provide improved closure of the land surface energy balance in micrometeorological field studies. This will enhance our understanding of how hydrometeorological processes interact with near-surface heat fluxes.

Development and application of an analytical method for the determination of total atmospheric biogenic non-methane organic carbon

Ein wesentlicher Anteil an organischem Kohlenstoff, der in der Atmosphäre vorhanden ist, wird als leichtflüchtige organische Verbindungen gefunden. Diese werden überwiegend durch die Biosphäre freigesetzt. Solche biogenen Emissionen haben einen großen Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre, indem sie zur Bildung von bodennahem Ozon und sekundären organischen Aerosolen beitragen. Um die Bildung von bodennahem Ozon und von sekundären organischen Aerosolen besser zu verstehen, ist die technische Fähigkeit zur genauen Messung der Summe dieser flüchtigen organischen Substanzen notwendig. Häufig verwendete Methoden sind nur auf den Nachweis von spezifischen Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffverbindungen fokussiert. Die Summe dieser Einzelverbindungen könnte gegebenenfalls aber nur eine Untergrenze an atmosphärischen organischen Kohlenstoffkonzentrationen darstellen, da die verfügbaren Methoden nicht in der Lage sind, alle organischen Verbindungen in der Atmosphäre zu analysieren. Einige Studien sind bekannt, die sich mit der Gesamtkohlenstoffbestimmung von Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffverbindung in Luft beschäftigt haben, aber Messungen des gesamten organischen Nicht-Methan-Verbindungsaustauschs zwischen Vegetation und Atmosphäre fehlen. Daher untersuchten wir die Gesamtkohlenstoffbestimmung organische Nicht-Methan-Verbindungen aus biogenen Quellen. Die Bestimmung des organischen Gesamtkohlenstoffs wurde durch Sammeln und Anreichern dieser Verbindungen auf einem festen Adsorptionsmaterial realisiert. Dieser erste Schritt war notwendig, um die stabilen Gase CO, CO2 und CH4 von der organischen Kohlenstofffraktion zu trennen. Die organischen Verbindungen wurden thermisch desorbiert und zu CO2 oxidiert. Das aus der Oxidation entstandene CO2 wurde auf einer weiteren Anreicherungseinheit gesammelt und durch thermische Desorption und anschließende Detektion mit einem Infrarot-Gasanalysator analysiert. Als große Schwierigkeiten identifizierten wir (i) die Abtrennung von CO2 aus der Umgebungsluft von der organischen Kohlenstoffverbindungsfaktion während der Anreicherung sowie (ii) die Widerfindungsraten der verschiedenen Nicht-Methan-Kohlenwasserstoff-verbindungen vom Adsorptionsmaterial, (iii) die Wahl des Katalysators sowie (iiii) auftretende Interferenzen am Detektor des Gesamtkohlenstoffanalysators. Die Wahl eines Pt-Rd Drahts als Katalysator führte zu einem bedeutenden Fortschritt in Bezug auf die korrekte Ermittlung des CO2-Hintergrund-Signals. Dies war notwendig, da CO2 auch in geringen Mengen auf der Adsorptionseinheit während der Anreicherung der leichtflüchtigen organischen Substanzen gesammelt wurde. Katalytische Materialien mit hohen Oberflächen stellten sich als unbrauchbar für diese Anwendung heraus, weil trotz hoher Temperaturen eine CO2-Aufnahme und eine spätere Abgabe durch das Katalysatormaterial beobachtet werden konnte. Die Methode wurde mit verschiedenen leichtflüchtigen organischen Einzelsubstanzen sowie in zwei Pflanzenkammer-Experimenten mit einer Auswahl an VOC-Spezies getestet, die von unterschiedlichen Pflanzen emittiert wurden. Die Pflanzenkammer-messungen wurden durch GC-MS und PTR-MS Messungen begleitet. Außerdem wurden Kalibrationstests mit verschiedenen Einzelsubstanzen aus Permeations-/Diffusionsquellen durchgeführt. Der Gesamtkohlenstoffanalysator konnte den tageszeitlichen Verlauf der Pflanzenemissionen bestätigen. Allerdings konnten Abweichungen für die Mischungsverhältnisse des organischen Gesamtkohlenstoffs von bis zu 50% im Vergleich zu den begleitenden Standardmethoden beobachtet werden.

Entwicklung von chiralen- sowie RP-HPLC-Methoden in Verbindung mit hochauflösender MS und deren Anwendung zur Analyse sekundärer organischer Aerosole in der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%) und Edelga¬sen. Obwohl Partikel weniger als 0,1% ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle in der Chemie und Physik der Atmosphäre, da sie das Klima der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Je nach Art der Bildung unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln, wobei primäre Partikel direkt in die Atmosphäre eingetragen werden. Sekundäre Partikel hingegen entstehen durch Kondensation von schwerflüchtigen Verbindungen aus der Gasphase, welche durch Reaktionen von gasförmigen Vorläufersubstanzen (volatile organic compounds, VOCs) mit atmosphärischen Oxidantien wie Ozon oder OH-Radikalen gebildet werden. Da die meisten Vorläufersubstanzen organischer Natur sind, wird das daraus gebil¬dete Aerosol als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet. Anders als die meisten primären Partikel stammen die VOCs überwiegend aus biogenen Quellen. Es handelt sich da¬bei um ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen von Pflanzen emittiert werden. Viele der leichtflüchtigen Vorläufersubstanzen sind chiral, sowohl die Vorläufer als auch die daraus gebildeten Partikel werden aber in den meisten Studien als eine Verbindung betrachtet und gemeinsam analysiert. Die mit Modellen berechneten SOA-Konzentrationen, welche auf dieser traditionellen Vorstellung der SOA-Bil¬dung beruhen, liegen deutlich unterhalb der in der Atmosphäre gefundenen, so dass neben diesem Bildungsweg auch noch andere SOA-Bildungsarten existieren müssen. Aus diesem Grund wird der Fokus der heutigen Forschung vermehrt auf die heterogene Chemie in der Partikelphase gerichtet. Glyoxal als Modellsubstanz kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Es handelt sich bei dieser Verbindung um ein Molekül mit einem hohen Dampfdruck, das auf Grund dieser Eigenschaft nur in der Gasphase zu finden sein sollte. Da es aber über zwei Alde¬hydgruppen verfügt, ist es sehr gut wasserlöslich und kann dadurch in die Partikelphase über¬gehen, wo es heterogenen chemischen Prozessen unterliegt. Unter anderem werden in An¬wesenheit von Ammoniumionen Imidazole gebildet, welche wegen der beiden Stickstoff-He¬teroatome lichtabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Verteilung von Glyoxal zwischen der Gas- und der Partikelphase wird durch das Henrysche Gesetz beschrieben, wobei die Gleichgewichtskonstante die sogenannte Henry-Konstante ist. Diese ist abhängig von der un¬tersuchten organischen Verbindung und den im Partikel vorhandenen anorganischen Salzen. Für die Untersuchung chiraler Verbindungen im SOA wurde zunächst eine Filterextraktions¬methode entwickelt und die erhaltenen Proben anschließend mittels chiraler Hochleistungs-Flüssigchromatographie, welche an ein Elektrospray-Massenspektrometer gekoppelt war, analysiert. Der Fokus lag hierbei auf dem am häufigsten emittierten Monoterpen α-Pinen und seinem Hauptprodukt, der Pinsäure. Da bei der Ozonolyse des α-Pinens das cyclische Grund¬gerüst erhalten bleibt, können trotz der beiden im Molekül vorhanden chiralen Zentren nur zwei Pinsäure Enantiomere gebildet werden. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung aus Methanol/Wasser 9/1 gewählt, mit welcher Extraktionseffizienzen von 65% für Pinsäure Enan¬tiomer 1 und 68% für Pinsäure Enantiomer 2 erreicht werden konnten. Des Weiteren wurden Experimente in einer Atmosphärensimulationskammer durchgeführt, um die Produkte der α-Pinen Ozonolyse eindeutig zu charakterisieren. Enantiomer 1 wurde demnach aus (+)-α-Pinen gebildet und Enantiomer 2 entstand aus (-)-α-Pinen. Auf Filterproben aus dem brasilianischen Regenwald konnte ausschließlich Pinsäure Enantiomer 2 gefunden werden. Enantiomer 1 lag dauerhaft unterhalb der Nachweisgrenze von 18,27 ng/mL. Im borealen Nadelwald war das Verhältnis umgekehrt und Pinsäure Enantiomer 1 überwog vor Pinsäure Enantiomer 2. Das Verhältnis betrug 56% Enantiomer 1 zu 44% Enantiomer 2. Saisonale Verläufe im tropischen Regenwald zeigten, dass die Konzentrationen zur Trockenzeit im August höher waren als wäh¬rend der Regenzeit im Februar. Auch im borealen Nadelwald wurden im Sommer höhere Kon¬zentrationen gemessen als im Winter. Die Verhältnisse der Enantiomere änderten sich nicht im jahreszeitlichen Verlauf. Die Bestimmung der Henry-Konstanten von Glyoxal bei verschiedenen Saataerosolen, nämlich Ammoniumsulfat, Natriumnitrat, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Ammoniumnitrat sowie die irreversible Produktbildung aus Glyoxal in Anwesenheit von Ammoniak waren Forschungs¬gegenstand einer Atmosphärensimulationskammer-Kampagne am Paul-Scherrer-Institut in Villigen, Schweiz. Hierzu wurde zunächst das zu untersuchende Saataerosol in der Kammer vorgelegt und dann aus photochemisch erzeugten OH-Radikalen und Acetylen Glyoxal er¬zeugt. Für die Bestimmung der Glyoxalkonzentration im Kammeraerosol wurde zunächst eine beste¬hende Filterextraktionsmethode modifiziert und die Analyse mittels hochauflösender Mas¬senspektrometrie realisiert. Als Extraktionsmittel kam 100% Acetonitril, ACN zum Einsatz wo¬bei die Extraktionseffizienz bei 85% lag. Für die anschließende Derivatisierung wurde 2,4-Di¬nitrophenylhydrazin, DNPH verwendet. Dieses musste zuvor drei Mal mittels Festphasenex¬traktion gereinigt werden um störende Blindwerte ausreichend zu minimieren. Die gefunde¬nen Henry-Konstanten für Ammoniumsulfat als Saataerosol stimmten gut mit in der Literatur gefundenen Werten überein. Die Werte für Natriumnitrat und Natriumchlorid als Saataerosol waren kleiner als die von Ammoniumsulfat aber größer als der Wert von reinem Wasser. Für Ammoniumnitrat und Kaliumsulfat konnten keine Konstanten berechnet werden. Alle drei Saataerosole führten zu einem „Salting-in“. Das bedeutet, dass bei Erhöhung der Salzmolalität auch die Glyoxalkonzentration im Partikel stieg. Diese Beobachtungen sind auch in der Litera¬tur beschrieben, wobei die Ergebnisse dort nicht auf der Durchführung von Kammerexperi¬menten beruhen, sondern mittels bulk-Experimenten generiert wurden. Für die Trennung der Imidazole wurde eine neue Filterextraktionsmethode entwickelt, wobei sich ein Gemisch aus mit HCl angesäuertem ACN/H2O im Verhältnis 9/1 als optimales Extrak¬tionsmittel herausstellte. Drei verschiedenen Imidazole konnten mit dieser Methode quanti¬fiziert werden, nämlich 1-H-Imidazol-4-carbaldehyd (IC), Imidazol (IM) und 2,2‘-Biimidazol (BI). Die Effizienzen lagen für BI bei 95%, für IC bei 58% und für IM bei 75%. Kammerexperimente unter Zugabe von Ammoniak zeigten höhere Imidazolkonzentrationen als solche ohne. Wurden die Experimente ohne Ammoniak in Anwesenheit von Ammoni¬umsulfat durchgeführt, wurden höhere Imidazol-Konzentrationen gefunden als ohne Ammo¬niumionen. Auch die relative Luftfeuchtigkeit spielte eine wichtige Rolle, da sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige relative Luftfeuchtigkeit zu einer verminderten Imidazolbildung führte. Durch mit 13C-markiertem Kohlenstoff durchgeführte Experimente konnte eindeutig gezeigt werden, dass es sich bei den gebildeten Imidazolen und Glyoxalprodukte handelte. Außerdem konnte der in der Literatur beschriebene Bildungsmechanismus erfolgreich weiter¬entwickelt werden. Während der CYPHEX Kampagne in Zypern konnten erstmalig Imidazole in Feldproben nach¬gewiesen werden. Das Hauptprodukt IC zeigte einen tageszeitlichen Verlauf mit höheren Kon¬zentrationen während der Nacht und korrelierte signifikant aber schwach mit der Acidität und Ammoniumionenkonzentration des gefundenen Aerosols.

Sensible and latent heat fluxes in the atmospheric surface layer over the equatorial Atlantic (Appendix)

During a four weeks anchoring station of R.V. ,,Meteor" on the equator at 30° W longitude, vertical profiles of wind, temperature, and humidity were measured by means of a meteorological buoy carrying a mast of 10 m height. After eliminating periods of instrumental failure, 18 days are available for the investigation of the diurnal variations of the meteorological parameters and 9 days for the investigation of the vertical heat fluxes. The diurnal variations of the above mentioned quantities are caused essentially by two periodic processes: the 24-hourly changing solar energy supply and the 12-hourly oscillation of air pressure, which both originate in the daily rotation of the earth. While the temperature of the water and of the near water layers of the air show a 24 hours period in their diurnal course, the wind speed, as a consequence of the pressure wave, has a 12 hours period, which is also observable in evaporation and, consequently, in the water vapor content of the surface layer. Concerning the temperature, a weak dependence of the daily amplitude on height was determined. Further investigation of the profiles yields relations between the vertical gradients of wind, temperature, and water vapor and the wind speed, the difference between sea and air of temperature and water vapor, respectively, thus giving a contribution to the problem of parameterizing the vertical fluxes. Mean profile coefficients for the encountered stabilities, which were slightly unstable, are presented, and correction terms are given due to the fact that the conditions at the very surface are not sufficiently represented by measuring in a water depth of 20 cm and assuming water vapor saturation. This is especially true for the water vapor content, where the relation between the gradient and the air-sea difference suggests a reduction of relative humidity to appr. 96% at the very surface, if the gradients are high. This effect may result in an overestimation of the water vapor flux, if a ,,bulk"-formula is used. Finally sensible and latent heat fluxes are computed by means of a gradient-formula. The influence of stability on the transfer process is taken into account. As the air-sea temperature differences are small, sensible heat plays no important role in that region, but latent heat shows several interesting features. Within the measuring period of 18 days, a regular variation by a factor of ten is observed. Unperiodic short term variations are superposed by periodic diurnal variations. The mean diurnal course shows a 12-hours period caused by the vertical wind speed gradient superposed by a 24-hours period due to the changing stabilities. Mean values within the measuring period are 276 ly/day for latent heat and 9.41y/day for sensible heat.

Assessing canopy temperature patterns in two grapevine varieties subjected to deficit irrigation: a tool to optimize water management ?

A better understanding of grapevine responses to drought and high air temperatures can help to optimize vineyard management to improve water use efficiency, yield and berry quality. Faster and robust field phenotyping tools are needed in modern precision viticulture, in particular in dry and hot regions such as the Mediterranean. Canopy temperature (Tc) is commonly used to monitor water stress in plants/crops and to characterize stomatal physiology in different woody species including Vitis vinifera. Thermography permits remote determination of leaf surface or canopy temperature in the field and also to assess the range and spatial distribution of temperature from different parts of the canopies. Our hypothesis is that grapevine genotypes may show different Tc patterns along the day due to different stomatal behaviour and heat dissipation strategies. We have monitored the diurnal and seasonal course of Tc in two grapevine genotypes, Aragonez (syn. Tempranillo) and Touriga Nacional subjected to deficit irrigation under typical Mediterranean climate conditions. Temperature measurements were complemented by determination of the diurnal course of leaf water potential (ψleaf) and leaf gas exchange. Measurements were done in two seasons (2013 and 2014) at different phenological stages: i) mid-June (green berry stage), ii) mid-July (veraison), iii) early August (early ripening) and iv) before harvest (late ripening). Correlations between Tc and minimal stomatal conductance will be presented for the two genotypes along the day. Results are discussed over the use of thermal imagery to derive information on genotype physiology in response to changing environmental conditions and to mild water stress induced by deficit irrigation. Strategies to optimize the use of thermal imaging in field conditions are also proposed