A comparison of daily representations of canopy conductance based on two conditional time-averaging methods and the dependence of daily conductance on environmental factors

Abstract - In hydrological models which incorporate vegetated surfaces, non-steady state responses in stem sap flow to diurnal evaporative demand can lead to unreasonable values of computed canopy conductance, which corrupt diurnal courses and daily averages. Conductance computations based on daily averaged constituent variables are a potential method for circumventing this problem. However, comparisons between these two averaging methods are lacking. In this study, both methods for computing daily canopy conductance were compared in a pine forest. A simplification of the Penman-Monteith equation under conditions of high aerodynamic coupling was used to calculate instantaneous canopy conductance. Large variation between the two methods was observed due to biases introduced under conditions of low sap flow or vapor pressure deficit. Two conditional averaging schemes were developed to exclude data which were strongly affected by such conditions, and as a result of the conditional averaging, a tighter relationship between these two averaging schemes was found. We calculated daily representations of canopy conductance for an entire growing season in a 15-year-old Pinus taeda stand. Despite clear declines in conductance between rain events in direct response to soil water depletion, and large seasonal dynamics in canopy leaf area, canopy conductance remained generally uniform until low late season temperatures. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Comparaison des estimations de conductance de couvert journalière basées sur deux méthodes de moyennes temporelles conditionnelles, et effet des facteurs de l'environnement. Dans les modèles hydrologiques qui prennent en compte les surfaces végétales, les estimations de la conductance du couvert pour la vapeur d'eau faites à partir des mesures de flux de sève et de la demande climatique peuvent conduire à des valeurs instantanées et des moyennes journalières erronées, à cause d'un régime de flux hydrique non conservatif. Un calcul de la conductance basé sur les moyennes journalières de certaines variables est une méthode pour résoudre ce problème. Toutefois, la comparaison entre les deux méthodes n'avait pas encore été effectuée. Ce travail compare ces deux méthodes de calcul de la conductance de couvert pour une forêt de pins. L'équation de Penman-Monteith a été simplifiée, en supposant un fort couplage entre le couvert et l'atmosphère, et utilisée ici pour calculer les valeurs instantanées de conductance de couvert. Un écart important entre les deux méthodes a été mis en évidence, à cause des biais apparaissant en conditions de flux de sève ou de déficit de saturation de l'air faibles. Deux procédures de moyennage conditionnel ont été développées pour exclure ce type de données, et une relation étroite entre les deux méthodes a été trouvée. La conductance de couvert journalière a été ainsi calculée sur une saison de végétation complète dans un peuplement de Pinus taeda âgé de 15 ans. En dépit de la diminution de conductance entre les épisodes de pluie, conduisant à des déficits hydriques dans le sol, et de variations importantes d'indice foliaire au cours de la saison, la conductance du couvert est restée uniforme jusqu'aux basses températures de la fin de la saison. (© Inra/Elsevier, Paris.)