1. Precipitation as driver of carbon fluxes in 11 African ecosystems
- Author
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Merbold, L., Ardö, J., Arneth, A., Scholes, R. J., Nouvellon, Y., Grandcourt, A., Sally Archibald, Bonnefond, J. M., Boulain, N., Brueggemann, N., Bruemmer, C., Cappelaere, B., Ceschia, E., El-Khidir, H. A. M., El-Tahir, B. A., Falk, U., Lloyd, J., Kergoat, L., Le Dantec, V., Mougin, E., Muchinda, M., Mukelabai, M. M., Ramier, D., Roupsard, O., Timouk, F., Veenendaal, E. M., Kutsch, W. L., Max Planck Institute for Biogeochemistry (MPI-BGC), Max-Planck-Gesellschaft, Department of Physical Geography and Ecosystem Science [Lund], Lund University [Lund], Department of Physical Geography and Ecosystems Analysis, Geobiosphere Science Centre, Natural Resources and the Environment (CSIR), CSIR, Fonctionnement et pilotage des écosystèmes de plantations (UPR Ecosystèmes de plantations), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), scir, Écologie fonctionnelle et physique de l'environnement (EPHYSE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Hydrosciences Montpellier (HSM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Atmospheric Chemistry Department [MPIC], Max Planck Institute for Chemistry (MPIC), Max-Planck-Gesellschaft-Max-Planck-Gesellschaft, Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Agricultural Research Cooperation, Department of Ecology and Resource Management, Department of Ecology, Earth and Biosphere Institute, School of Geography, Zambia Meteorological Department (ZMD), Nature Conservation and Plant Ecology Group, Nature Conservation, Fonctionnement et pilotage des écosystèmes de plantations (Cirad-Persyst-UPR 80 Ecosystèmes de plantations), Département Performances des systèmes de production et de transformation tropicaux (Cirad-PERSYST), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Écologie fonctionnelle et physique de l'environnement (EPHYSE - UR1263), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
0106 biological sciences ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,open-path ,F40 - Écologie végétale ,P40 - Météorologie et climatologie ,lcsh:Life ,Plant Ecology and Nature Conservation ,woody cover ,F62 - Physiologie végétale - Croissance et développement ,010603 evolutionary biology ,01 natural sciences ,soil respiration ,[SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems ,savanna ecosystem ,lcsh:QH540-549.5 ,Meteorology & Atmospheric Sciences ,0105 earth and related environmental sciences ,beech forest ,2. Zero hunger ,lcsh:QE1-996.5 ,co2 exchange ,water-vapor transfer ,15. Life on land ,PE&RC ,EDDY-COVARIANCE ,lcsh:Geology ,lcsh:QH501-531 ,Bilan hydrique ,13. Climate action ,southern africa ,Plantenecologie en Natuurbeheer ,eddy-covariance ,spatial variability ,lcsh:Ecology ,Cycle du carbone ,Écosystème - Abstract
This study reports carbon and water fluxes between the land surface and atmosphere in eleven different ecosystems types in Sub-Saharan Africa, as measured using eddy covariance (EC) technology in the first two years of the CarboAfrica network operation. The ecosystems for which data were available ranged in mean annual rainfall from 320 mm (Sudan) to 1150 mm (Republic of Congo) and include a spectrum of vegetation types (or land cover) (open savannas, woodlands, croplands and grasslands). Given the shortness of the record, the EC data were analysed across the network rather than longitudinally at sites, in order to understand the driving factors for ecosystem respiration and carbon assimilation, and to reveal the different water use strategies in these highly seasonal environments. Values for maximum net carbon assimilation rates (photosynthesis) ranged from −12.5 μmol CO2 m−2 s−1 in a dry, open Millet cropland (C4-plants) up to −48 μmol CO2 m−2 s−1 for a tropical moist grassland. Maximum carbon assimilation rates were highly correlated with mean annual rainfall (r2=0.74). Maximum photosynthetic uptake rates (Fpmax) were positively related to satellite-derived fAPAR. Ecosystem respiration was dependent on temperature at all sites, and was additionally dependent on soil water content at sites receiving less than 1000 mm of rain per year. All included ecosystems dominated by C3-plants, showed a strong decrease in 30-min assimilation rates with increasing water vapour pressure deficit above 2.0 kPa.