Difference between revisions of "Q-model"

From Heureka Wiki
Jump to navigation Jump to search
 
(10 intermediate revisions by 3 users not shown)
Line 19: Line 19:
 
|-
 
|-
 
| Referenser
 
| Referenser
| [1] G. & Hyvönen R. 2003. Forest Ecology and Management, 174. s 25-37.<br>
+
| [1] Ågren G. & Hyvönen R. 2003. Forest Ecology and Management, 174. s 25-37.<br>
[2] & Bosatta, 1996. Theoretical ecosystem ecology. Cambridge University Press.
+
[2] Ågren & Bosatta, 1996. Theoretical ecosystem ecology. Cambridge University Press.
 
<br>
 
<br>
[3] G. et al. 2007. Are Swedish forest soils sinks or sources for CO2 - modelling and measuring. Biogeochemistry (accepted)
+
[3] Ågren G. et al. 2007. Are Swedish forest soils sinks or sources for CO2 - modelling and measuring. Biogeochemistry (accepted)
 
<br>
 
<br>
[4] Hyvönen, R. Berg M. & , G. 2002. Plant and Soil, 242. s 33-39.
+
[4] Hyvönen, R. Berg M. & Ågren, G. 2002. Plant and Soil, 242. s 33-39.
 
<br>
 
<br>
 
[5] Starr, M. et al 2005. Forest Ecology and Management, 205, s 215-225.
 
[5] Starr, M. et al 2005. Forest Ecology and Management, 205, s 215-225.
Line 58: Line 58:
 
== Modellens variabler ==
 
== Modellens variabler ==
  
{| cellspacing="0" border="1"
+
{{ParameterTable5Col
|+ Tabell 1. Variabler som Q-modellen använder sig av.
+
| Variabel
|- style="background-color:gray;"
+
| Enhet
! Variabel !! Enhet !! Heltal eller decimaltal !! Max/Min !! Beskrivning
+
| Heltal<br>eller<br>Decimal
|-
+
| Max/Min
| <math>C(t)</math> || kg m<sup>-2</sup> || Decimal || &nbsp;  || Totala kolförrådet i marken vid tiden t
+
| Beskrivning
 +
| Tabell 1. Variabler som Q-modellen använder sig av.}}
  
|-
+
{{Row5Col | <math>C(t)</math>  | kg m<sup>-2</sup> | Decimal | | Totala kolförrådet i marken vid tiden t}}
| <math>N(t)</math> || kg m<sup>-2</sup> || Decimal || &nbsp;  || Totala kväveförrådet i marken vid tiden t
+
{{Row5Col | <math>N(t)</math>  | kg m<sup>-2</sup> | Decimal | | Totala kväveförrådet i marken vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>L_n(t)</math> | kg C m<sup>-2</sup> | Decimal | | Tillförsel av barrförna vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>L_b(t)</math> | kg C m<sup>-2</sup> | Decimal | | Tillförsel av grenförna vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>L_s(t)</math> | kg C m<sup>-2</sup> | Decimal | | Tillförsel av stamförna vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>L_c(t)</math> | kg C m<sup>-2</sup> | Decimal | | Tillförsel av förna från grova rötter och stubbar vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>L_f(t)</math> | kg C m<sup>-2</sup> | Decimal | | Tillförsel av finrotsförna (<2 mm) vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>G_n(t)</math> | | Decimal | 1/0 | Kvarvarande andel kol i barrförna efter nedbrytning vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>G_b(t)</math> | | Decimal | 1/0 | Kvarvarande andel kol i förna från grenar efter nedbrytning vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>G_s(t)</math> | | Decimal | 1/0 | Kvarvarande andel kol i förna från stammar, grova rötter och stubbar efter nedbrytning vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>G_f(t)</math> | | Decimal | 1/0 | Kvarvarande andel kol i finrotsförna efter nedbrytning vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>H_n(t)</math> | | Decimal | 1/0 | Kvarvarande andel kväve i barrförna efter nedbrytning vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>H_b(t)</math> | | Decimal | 1/0 | Kvarvarande andel kväve i förna från grenar efter nedbrytning vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>H_s(t)</math> | | Decimal | 1/0 | Kvarvarande andel kväve i förna från stammar, grova rötter och stubbar efter nedbrytning vid tiden t}}
 +
{{Row5Col | <math>H_f(t)</math> | | Decimal | 1/0 | Kvarvarande andel kväve i finrotsförna efter nedbrytning vid tiden t}}
  
|-
+
{{TableEnd}}
| <math>L_n(t)</math> || kg C m<sup>-2</sup> || Decimal || &nbsp;  || Tillförsel av barrförna vid tiden t
 
  
|-
+
== Modellparametrar ==
| <math>L_b(t)</math> || kg C m<sup>-2</sup> || Decimal || &nbsp;  || Tillförsel av grenförna vid tiden t
+
{{ParameterTable4Col
 
+
| Parameter
|-
+
| Namn i<br>referens<br>[1-7]
| <math>L_s(t)</math> || kg C m<sup>-2</sup> || Decimal || &nbsp;  || Tillförsel av stamförna vid tiden t
+
| Parametervärde 1, Tall
 
+
| Parametervärde 2, Gran
|-
+
| Tabell 3. Parametervärden och funktioner för parametrar för modellering av nedbrytning av tall- och granförna med Q-modellen enligt ursprungsreferenserna [1-3] och för kolförråd samt förnafall och kolförråd enligt referenserna [4-7]. Beräkningsparametrarna används i förenklade uttryck av de ursprungliga modellformuleringarna.}}
| <math>L_c(t)</math> || kg C m<sup>-2</sup> || Decimal || &nbsp;  || Tillförsel av förna från grova rötter och stubbar vid tiden t
 
 
 
|-
 
| <math>L_f(t)</math> || kg C m<sup>-2</sup> || Decimal || &nbsp;  || Tillförsel av finrotsförna (<2 mm) vid tiden t
 
 
 
|-
 
| <math>G_n(t)</math> || &nbsp; || Decimal || 1/0 || Kvarvarande andel kol i barrförna efter nedbrytning vid tiden t
 
 
 
|-
 
| <math>G_b(t)</math> || &nbsp; || Decimal || 1/0 || Kvarvarande andel kol i förna från grenar efter nedbrytning vid tiden t
 
 
 
|-
 
| <math>G_s(t)</math> || &nbsp; || Decimal || 1/0 || Kvarvarande andel kol i förna från stammar, grova rötter och stubbar efter nedbrytning vid tiden t
 
 
 
|-
 
| <math>G_f(t)</math> || &nbsp; || Decimal || 1/0 || Kvarvarande andel kol i finrotsförna efter nedbrytning vid tiden t
 
  
|-
+
{{Row1+1+2Col | '''Konstanter''' | | }}
| <math>H_n(t)</math> || &nbsp; || Decimal || 1/0 || Kvarvarande andel kväve i barrförna efter nedbrytning vid tiden t
+
{{Row1+1+2Col | <math>f_C</math> | <math>f_C</math> [1]            | 0.5 }}
 +
{{Row1+1+2Col | <math>f_N</math> | <math>f_N</math> [2]            | 0.07 }}
 +
{{Row1+1+2Col | <math>\beta</math> | <math>\beta</math> [1]        | 7 }}
 +
{{Row1+1+2Col | <math>\eta_{11}</math> | <math>\eta_{11}</math> [1] | 0.36 }}
 +
{{Row1+1+2Col | <math>\e_0</math> | <math>\eta_0</math> [1]        | 0.25 }}
  
|-
+
{{Row4Col | <math>q_{0n}</math> | <math>q_{0n}</math> [1] | 1.089 | 1.089 }}
| <math>H_b(t)</math> || &nbsp; || Decimal || 1/0 || Kvarvarande andel kväve i förna från grenar efter nedbrytning vid tiden t
+
{{Row4Col | <math>q_{0w}</math> | <math>q_{0w}</math> [1] | 0.99  | 0.99 }}
 +
{{Row4Col | <math>q_{0f}</math> | [3]                    | 1.036 | 1.036 }}
  
|-
+
{{Row1+1+2Col | <math>t_{maxb}</math> | <math>t_{max}</math> [1] | 13 }}
| <math>H_s(t)</math> || &nbsp; || Decimal || 1/0 || Kvarvarande andel kväve i förna från stammar, grova rötter och stubbar efter nedbrytning vid tiden t
+
{{Row1+1+2Col | <math>t_{maxs}</math> | <math>t_{max}</math> [1] | 60 }}
 +
{{Row1+1+2Col | <math>r_0</math> | <math>r_0</math> [2] | 0.1 }}
 +
{{Row1+1+2Col | <math>a</math> | [3] | 1.51 }}
 +
{{Row1+1+2Col | <math>b</math> | [5] | 0.7 }}
 +
{{Row1+1+2Col | <math>I_{02}</math> | [6] | 0.09 }}
 +
{{Row1+1+2Col |  |  |  }}
 +
{{Row1+1+2Col | ''Funktioner:'' |  |  }}
 +
{{Row1+1+2Col | ''TEMP'' | <math>T(L,A)</math> [1] | <math>TEMP = 43.5 - 0.639\ LAT - 0.00474\ ALT </math> }}
  
|-
+
{{TableEnd}}
| <math>H_f(t)</math> || &nbsp; || Decimal || 1/0 || Kvarvarande andel kväve i finrotsförna efter nedbrytning vid tiden t
 
|}
 
 
 
== Modellparametrar ==
 
 
 
{| cellspacing="0" border="1"
 
|+ Tabell 2. Beteckningar och förklaringar av förekommande parametrar i Q-modellen.
 
|-
 
 
 
|}
 
  
 
== Modellparametrar ==
 
== Modellparametrar ==
Line 174: Line 173:
  
 
[[Category:Model]]
 
[[Category:Model]]
[[Category:Soil Model]]
 

Latest revision as of 08:20, 28 May 2015

Q-model 2006-03-27
Johan Stendahl Version: 2.0
Status: {{{status}}}

Allmänt om modellen

Modellnamn Q-modellen
Syfte och beskrivning Modellen prognostiserar mängden kol och kväve som finns i förna och humusskiktet vid en given tidsperiod. Funktioner finns för tall och gran. För andra trädslag kan modellen parametriseras senare.

Ingångsparametrarna är uppdelade i två grupper. Dels sådana som är kopplade till nedbrytningsprocessen och skiljer sig mellan trädslagen, och dels parametrar kopplade till ståndorten, t ex kolförråd och temperatur. Modellen kräver som ingångsdata även tillförsel av färsk förna för varje tidsperiod, vilket ges av separat modell.

Referenser [1] Ågren G. & Hyvönen R. 2003. Forest Ecology and Management, 174. s 25-37.

[2] Ågren & Bosatta, 1996. Theoretical ecosystem ecology. Cambridge University Press.
[3] Ågren G. et al. 2007. Are Swedish forest soils sinks or sources for CO2 - modelling and measuring. Biogeochemistry (accepted)
[4] Hyvönen, R. Berg M. & Ågren, G. 2002. Plant and Soil, 242. s 33-39.
[5] Starr, M. et al 2005. Forest Ecology and Management, 205, s 215-225.
[6] Peltoniemi, M., Makipaa, R., Liski, J. & Tamminen, P. 2004. Changes in soil carbon with stand age - an evaluation of a modelling method with empirical data. Global Change Biology 10. s 2078-2091.
[7] Callesen et al. 2003. Global Change Biology, 9. s 358-370.

Beräkningsgång Exempel för kol:

Steg 1:

Beräkna historisk förnatillförsel (I0) och befintligt kolförråd (CSS) i marken för beståndet vid år 0.

Steg 2:

Beräkna kvarvarande mängd av det befintliga kolförrådet vid slutet av tidsperioden (funktion 1).

Steg 3:

För varje trädslag, beräkna kvarvarande mängd kol från barrförna efter nedbrytning vid slutet av tidsperioden (funktion 2).

Steg 4:

För varje trädslag, beräkna kvarvarande mängd kol från förna av grenar, stammar och grova rötter (>2 mm) efter nedbrytning vid slutet av tidsperioden (funktion 3).

Steg 5:

För varje trädslag, beräkna kvarvarande mängd kol från finrotsförna efter nedbrytning vid slutet av tidsperioden (funktion 4).

Steg 6:

Uppdatera kolförrådet (se stycke 6) baserat på Steg 1-5.

För kväve genomförs stegen 1-6 fast med funktionerna 5-8.

Modellens variabler

Tabell 1. Variabler som Q-modellen använder sig av.
Variabel Enhet Heltal
eller
Decimal
Max/Min Beskrivning


kg m-2 Decimal Totala kolförrådet i marken vid tiden t
kg m-2 Decimal Totala kväveförrådet i marken vid tiden t
kg C m-2 Decimal Tillförsel av barrförna vid tiden t
kg C m-2 Decimal Tillförsel av grenförna vid tiden t
kg C m-2 Decimal Tillförsel av stamförna vid tiden t
kg C m-2 Decimal Tillförsel av förna från grova rötter och stubbar vid tiden t
kg C m-2 Decimal Tillförsel av finrotsförna (<2 mm) vid tiden t
Decimal 1/0 Kvarvarande andel kol i barrförna efter nedbrytning vid tiden t
Decimal 1/0 Kvarvarande andel kol i förna från grenar efter nedbrytning vid tiden t
Decimal 1/0 Kvarvarande andel kol i förna från stammar, grova rötter och stubbar efter nedbrytning vid tiden t
Decimal 1/0 Kvarvarande andel kol i finrotsförna efter nedbrytning vid tiden t
Decimal 1/0 Kvarvarande andel kväve i barrförna efter nedbrytning vid tiden t
Decimal 1/0 Kvarvarande andel kväve i förna från grenar efter nedbrytning vid tiden t
Decimal 1/0 Kvarvarande andel kväve i förna från stammar, grova rötter och stubbar efter nedbrytning vid tiden t
Decimal 1/0 Kvarvarande andel kväve i finrotsförna efter nedbrytning vid tiden t

Modellparametrar

Tabell 3. Parametervärden och funktioner för parametrar för modellering av nedbrytning av tall- och granförna med Q-modellen enligt ursprungsreferenserna [1-3] och för kolförråd samt förnafall och kolförråd enligt referenserna [4-7]. Beräkningsparametrarna används i förenklade uttryck av de ursprungliga modellformuleringarna.
Parameter Namn i
referens
[1-7]
Parametervärde 1, Tall Parametervärde 2, Gran


Konstanter
[1] 0.5
[2] 0.07
[1] 7
[1] 0.36
[1] 0.25
[1] 1.089 1.089
[1] 0.99 0.99
[3] 1.036 1.036
[1] 13
[1] 60
[2] 0.1
[3] 1.51
[5] 0.7
[6] 0.09
Funktioner:
TEMP [1]

Modellparametrar

Funtioner för kol i marken

Funktion 1: Utveckling av befintligt kolförråd över tiden

Steg1:


Steg2:

Funktion 2: Kvarvarande andel kol från barr över tiden

Funktion 3: Kvarvarande andel kol i förna från grenar, stam, stubbe och grova rötter över tiden

Funktion 4: Kvarvarande andel kol från finrötter över tiden

Funktioner för kväve i marken

Funktion 5: Utveckling av befintligt kväveförråd över tiden

Funktion 6: Kvarvarande andel kväve från barr över tiden

Funktion 7: Kvarvarande andel kväve i förna från grenar, stam, stubbe och grova rötter över tiden

Funktion 8: Kvarvarande andel kväve i finrotsförna över tiden

Framskrivning av markens totala kol- och kväveförråd

Den del av kolförrådet (eller kväveförrådet) vid en viss tidpunkt (t) som härstammar från en viss förna som tillförts marken vid en annan tidpunkt (tL) kan beräknas genom att multiplicera mängden förna med kvarvarande andel som finns kvar efter att förnan brutits ned för tiden som förflutit (t-tL):

Cn(t) = Gn(t-tL)Ln(tL) för barr
Cb(t) = Gb(t-tL)Lb(tL) för grenar
Cs(t) = Gs(t-tL)(Ls(tL)+Lc(tL)) för stam, grova rötter och stubbe
Cf(t) = Gf(t-tL)Lf(tL) för finrötter

För att beräkna det totala förrådet summeras alla förnaslagen och det som finns kvar av det befintliga kol- eller kväveförrådet.

C(t) = C0(t)+Cn(t)+Cb(t)+Cs(t)+Cf(t)

Kväveförrådets på samma sätt, men där N(t) ersätter C(t) och H(t) ersätter G(t).