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Monitoring spatiotemporal soil moisture changes in the subsurface of forest sites using electrical resistivity tomography (ERT)

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Journal of Forestry Research 2022年第5期33卷 1649-1662页

作者： Julian Fäth Julius Kunz christof kneisel Institute of Geography and Geology University of WürzburgAm Hubland97074 WürzburgGermany

The effects of drought on tree mortality at forest stands are not completely understood. For assessing their water supply, knowledge of the small-scale distribution of soil moisture as well as its temporal changes is a key issue in an era of climate change. However, traditional methods like taking soil samples or installing data loggers solely collect parameters of a single point or of a small soil volume. Electrical resistivity tomography (ERT) is a suitable method for monitoring soil moisture changes and has rarely been used in forests. This method was applied at two forest sites in Bavaria, Germany to obtain high-resolution data of temporal soil moisture variations. Geoelectrical measurements (2D and 3D) were conducted at both sites over several years (2015-2018/2020) and compared with soil moisture data (matric potential or volumetric water content) for the monitoring plots. The greatest variations in resistivity values that highly correlate with soil moisture data were found in the main rooting zone. Using the ERT data, temporal trends could be tracked in several dimensions, such as the interannual increase in the depth of influence from drought events and their duration, as well as rising resistivity values going along with decreasing soil moisture. The results reveal that resistivity changes are a good proxy for seasonal and interannual soil moisture variations. Therefore, 2D- and 3D-ERT are recommended as comparatively non-laborious methods for small-spatial scale monitoring of soil moisture changes in the main rooting zone and the underlying subsurface of forested sites. Higher spatial and temporal resolution allows a better understanding of the water supply for trees, especially in times of drought.

关键词： Geoelectrical monitoring Forest ecology Hydrology Soil water content

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地球物理方法在多年冻土调查中的进展

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水文地质工程地质技术方法动态 2009年第5期 14-29页

作者： christof kneisel Christian Hauck 赵玉军（翻译）何燮周（校对） Department of Physical Geography University of Wu＂rzburg Germany Institutefor Meteorology and Climate Research Karlsruhe Institute of Technology Germany 不详

地球物理技术常用于调查地下地球物理特征的空间分布，横向和纵向描绘冻土活动层、多年冻土和冻土融区。通过地球物理监测也可以评价由多年冻土冷却、变暖、堆积和退化引起的地下地球物理特征的空间与时间域变化。本文回顾了在山区和北... 详细信息

地球物理技术常用于调查地下地球物理特征的空间分布，横向和纵向描绘冻土活动层、多年冻土和冻土融区。通过地球物理监测也可以评价由多年冻土冷却、变暖、堆积和退化引起的地下地球物理特征的空间与时间域变化。本文回顾了在山区和北极／亚北极地区洼地多年冻土调查中应用最广泛的地球物理方法。总结了一些关键结果和建议，这些结果和建议以用于多年冻土研究的不同地球物理技术的适用性和可靠性分析为基础。研究重点放在地球物理方法的层析成像能力。通过5种实例研究展示了一些地球物理方法应用和数据解译的新进展，并强调了地球物理方法应用的未来前景。

关键词：地球物理学多年冻土地电法地震折射探地雷达

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