Combining the bulk transfer formulation and surface renewal analysis for estimating the sensible heat flux without involving the parameter KB-1

The single‐source bulk transfer formulation (based on the Monin‐Obukhov Similarity Theory, MOST) has been used to estimate the sensible heat flux, H, in the framework of remote sensing over homogeneous surfaces (HMOST). The latter involves the canopy parameter, , which is difficult to parameterize. Over short and dense grass at a site influenced by regional advection of sensible heat flux, HMOST with  = 2 (i.e., the value recommended) correlated strongly with the H measured using the Eddy Covariance, EC, method, HEC. However, it overestimated HEC by 50% under stable conditions for samples showing a local air temperature gradient larger than the measurement error, 0.4 km−1. Combining MOST and Surface Renewal analysis, three methods of estimating H that avoid dependency have been derived. These new expressions explain the variability of H versus , where is the friction velocity, is the radiometric surface temperature, and is the air temperature at height, z. At two measurement heights, the three methods performed excellently. One of the methods developed required the same readily/commonly available inputs as HMOST due to the fact that the ratio between and the ramp amplitude was found fairly constant under stable and unstable cases. Over homogeneous canopies, at a site influenced by regional advection of sensible heat flux, the methods proposed are an alternative to the traditional bulk transfer method because they are reliable, exempt of calibration against the EC method, and are comparable or identical in cost of application. It is suggested that the methodology may be useful over bare soil and sparse vegetation.This research was funded by CERESS project AGL2011–30498 (Ministerio de Economía y Competitividad of Spain, cofunded FEDER), CGL2012–37416‐C04‐01 (Ministerio de Ciencia y Innovación of Spain), and CEI Iberus, 2014 (Proyecto financiado por el Ministerio de Educación en el marco del Programa Campus de Excelencia Internacional of Spain)

Reintroducing radiometric surface temperature into the Penman-Monteith formulation

Here we demonstrate a novel method to physically integrate radiometric surface temperature (TR) into the Penman-Monteith (PM) formulation for estimating the terrestrial sensible and latent heat fluxes (H and λE) in the framework of a modified Surface Temperature Initiated Closure (STIC). It combines TR data with standard energy balance closure models for deriving a hybrid scheme that does not require parameterization of the surface (or stomatal) and aerodynamic conductances (gS and gB). STIC is formed by the simultaneous solution of four state equations and it uses TR as an additional data source for retrieving the “near surface” moisture availability (M) and the Priestley-Taylor coefficient (α). The performance of STIC is tested using high-temporal resolution TR observations collected from different international surface energy flux experiments in conjunction with corresponding net radiation (RN), ground heat flux (G), air temperature (TA), and relative humidity (RH) measurements. A comparison of the STIC outputs with the eddy covariance measurements of λE and H revealed RMSDs of 7–16% and 40–74% in half-hourly λE and H estimates. These statistics were 5–13% and 10–44% in daily λE and H. The errors and uncertainties in both surface fluxes are comparable to the models that typically use land surface parameterizations for determining the unobserved components (gS and gB) of the surface energy balance models. However, the scheme is simpler, has the capabilities for generating spatially explicit surface energy fluxes and independent of submodels for boundary layer developments

Interactions surface continentale/atmosphère : l'expérience HAPEX-Sahel

L'un des objectifs d'Hapex-Sahel est l'étude des interactions entre la surface continentale et l'atmosphère pour caractériser la climatologie à la méso-échelle du milieu sahélien. Afin de mieux paramétriser ces interactions à cette échelle, il est nécessaire d'appréhender : l'effet de la biosphère sur les caractéristiques climatiques ; l'impact des conditions climatiques sur le fonctionnement de la biosphère. Les résultats stationnels des mesures de flux de vapeur d'eau, de chaleur sensible et de CO2 montrent qu'en fonction de la distribution des précipitations donc des stocks d'eau disponible, la végétation se développe et accroît ses surfaces d'échange. La quantité de matière organique produite provient d'un prélèvement du CO2 atmosphérique, parallèlement à un transfert de vapeur d'eau de l'écosystème vers l'atmosphère. Ces échanges conduisent à une augmentation de la quantité de vapeur atmosphérique et à une réduction de la concentration de CO2 dans l'atmosphère. Avec l'épuisement du stock hydrique du sol, l'activité physiologique du système végétal se réduit, se traduisant par une réduction des échanges de vapeur d'eau et de CO2 et une augmentation des transferts de chaleur sensible vers l'atmosphère. Les variations spatiales pour les divers échanges des systèmes biologiques composant la biosphère sahélienne sont intégrées dans les paramètres physiques de la couche limite de surface régionale (C.L.S.). En effet, les résultats montrent que la masse d'air située au-dessus des surfaces d'échange somme, dans ses caractéristiques physiques, l'apport des différents flux et donne une valeur surfacique pondérée, définissant le climat à la mésoéchelle. Le suivi des paramètres physiques de cette couche limite de surface régionale permet d'évaluer l'importance des échanges entre la biosphère sahélienne et l'atmosphère par intégration spatio-temporelle des flux. (Résumé d'auteur

Spatial and Temporal Variations in Fluxes of Energy, Water Vapour and Carbon Dioxide during OASIS 1994 & 1995

VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, DORDRECHT, NETHERLANDS, 3311 G