Energy and water fluxes above a cacao agroforestry system in Central Sulawesi, Indonesia, indicate effects of land-use change on local climate

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Abstract:

Rapid conversion of tropical rainforests to agricultural land-use types occurs throughout Indonesia and SouthEast Asia. We hypothesize that these changes in land-use affect the turbulent heat exchange processes between vegetation and the atmosphere, and the radiative properties of the surface, and therefore, induce an impact on local climate and water flows. As part of the international research project (SFB 552, Stability of Rainforest Margins in Indonesia, STORMA) the turbulent heat fluxes over a cacao agroforestry system (AFS) were investigated, using the eddy covariance technique. These first heat flux observations above a cacao AFS showed an unexpectedly large contribution of the sensible heat flux to the total turbulent heat transport, resulting in an averaged day-time Bowen ratio of β = /λ ≈ 1. Seasonality of β did mainly coincide with the seasonal course of precipitation, which amounted to 1970 mm yr during the investigated period. The findings are compared to invastigations at four neotropical rain forests where daytime β were substantially smaller than 1. All discussed sites received similar incident short wave radiation, however, precipitation at the neotropical sites was much higher. Our first observations in a nearby Indonesian upland rain forest where precipitation was comparable to that at the cacao AFS showed an intermediate behaviour. Differences in β between the cacao AFS and the tropical forests are discussed as a consequence of differing precipitation amounts, and albedo. From these comparisons we conclude that conversion from tropical forests to cacao AFS affects the energy fluxes towards increased heating of the day-time convective boundary-layer.

German
Zur Zeit findet eine rapide Umwandlung von tropischem Regenwald in landwirtschaftliche Kulturen in ganz Indonesien und Süd-Ost Asien statt. Wir vermuten einen Effekt auf die turbulenten Austauschprozesse zwischen Vegetation und Atmosphäre, die Strahlungseigenschaften der Vegetation und dadurch einen Einfluss auf das lokale Klima und die lokalen Wasserflüsse. Als Teil des internationalen Forschungsprojektes (SFB 552, Stabilität tropischer Regenwaldrandzonen in Indonesien, STORMA) wurden turbulente Wärmeflussdichten über einem Kakao-Agroforstsystem (AFS) mit der Eddy-Kovarianzmethode untersucht. Diese ersten kontinuierlichen Flussmessungen über einem Kakao-AFS zeigten einen überraschend groszen Beitrag des fühlbaren Wärmestroms an den turbulenten Wärmeströmen in die Atmosphäre, was zu einem BowenVerhältnis β = HE ≈ 1 führte. Die Saisonalität von β stimmt mit dem saisonalen Verlauf des Niederschlags überein, der 1970 m yr−1 beträgt. Die Ergebnisse werden mit Untersuchungen in vier neotropischen RegenWäldern verglichen, bei denen β tagsüber wesentlich niedriger als 1 lag. Alle diskutierten Standorte erhielten in etwa die gleiche kurzwellige Einstrahlung, die Regenmengen an den neotropischen Standorten lagen jedoch wesentlich höher. Erste eigene Messungen üeber einem nahe gelegenen Hochlandregenwald mit vergleichbarer Regenmenge ergaben mittlere Tageswerte von β, die zwischen denen des Kakao-AFS und den neotropischen RegenWäldern lagen. Die Unterschiede in β zwischen dem Kakao-AFS und den tropischen Wäldern werden hinsichtlich unterschiedlicher Regenmenge und Albedo diskutiert. Wir folgern aus den Ergebnissen, dass die Konversion von Regenwald in Kakao-AFS über eine Veränderung des Energieaustauschs zu einer ErWärmung der konvektiven atmosphärischen Grenzschicht am Tag führen wird.

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2005/0025

Publication date: April 1, 2005

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