Les scientifiques et les gestionnaires de parcs ont depuis longtemps reconnu l'importance des terres forestières pour leur rôle dans l'absorption du carbone. Principalement, la recherche et l'orientation de la politique internationale se sont focalisées sur les forêts et les habitats tropicaux en raison de leurs caractéristiques de croissance rapide, qui sont aussi sensibles aux récoltes fréquentes. Plus récemment, cependant, les habitats qui sont en mesure de stocker le carbone de façon stable sont reconnus comme un élément important du bilan carbone global. Il a également été porté une plus grande attention sur les recherches dans des régions de climat froid, tels que ceux dans les régions boréales. Avec ses forêts matures et des températures, qui limitent la vitesse de décomposition dans ces régions, l'impact potentiel du changement climatique en modifiant ces paysages pousse à effectuer un effort accru de recherche afin de mieux comprendre les changements en cours.
Des chercheurs de l'Université de Fairbanks en Alaska, avec le soutien financier de l'US Geological Survey, ont instrumenté trois sites expérimentaux de surveillance de l'environnement au sein de la Forêt de Bonanza Creek (qui fait partie d’un programme de recherche écologique de longue durée de la National Science Foundation). Les sites sont situés dans des zones tests de la dégradation du pergélisol, qui est représentatives des habitats clés des paysages boréales terrestres, qui sont soumis aux différences dues aux microclimats. Les trois sites possèdent des épicéas (ce qui représente une zone de pergélisol stable avec la forêt noire d’épicéa intact), un site thermo karstique actif caractérisé par la fonte des glaces du sol avec le pergélisol sous-jacent où la mortalité des arbres est considérable, et un site dénudé stable avec une grande profondeur de la couche active.
Le but du projet est de recueillir des mesures en continu toute l'année de flux d'énergie, de carbone, et de vapeur d’eau, car ils sont les liens et les évaluations essentielles entre la surface de la terre, l'atmosphère, les océans et du système climatique boréale. À ce jour, relativement peu de ces études ont été menées dans l'Arctique en raison des conditions environnementales difficiles et l'accès difficile à des endroits éloignés. La surveillance continue de ces sites avec une disponibilité limitée d'énergie solaire en hiver, où l'énergie éolienne n'est pas une option viable, nécessite l’utilisation de capteurs robustes ayant des exigences d’alimentation très faible, et des capacités du système de diagnostic à distance.
Pour le site de Bonanza Creek, l’analyseur CO2/H2O à champ ouvert EC150 de Campbell Scientific avec l’anémomètre sonique CSAT3A et la centrale d’acquisition de données CR3000 ont été choisis pour des mesures de covariance turbulente ou flux turbulent en raison de la conception de ces capteurs qui répondent aux conditions extrêmes de ces sites. La très faible consommation d'énergie de l'EC150 s'est avérée primordiale durant les mois d'hiver, lorsque l'énergie solaire était limitée. Pour ces types d'applications dans le grand Nord, les frais de générateur périodiques sont souvent nécessaires pendant les sombres mois d'hiver. Les systèmes basés sur l’EC150 ne requierent qu’une seule charge de générateur pendant tout l'hiver, alors que la troisième place, qui a eu un analyseur de gaz infrarouge CO2/H2O différent, a eu besoin de trois charges de générateur.
Un autre avantage de l'utilisation de l'EC150 sur ce projet est le contrôle de la température d'autorégulation du système, qui protège les parties internes de l'analyseur d’un froid extrême, tout en maximisant la puissance d’efficacité de son utilisation. L'EC150 permet également de contrôler le zéro et le span du CO2 sur le terrain en utilisant uniquement la centrale de mesure, ce qui permet une surveillance ininterrompue, même dans ce lieu très éloigné de l'Alaska.
Les données recueillies à partir des sites de Bonanza Creek comprennent les flux de dioxyde de carbone atmosphérique, la vapeur d'eau, l'énergie de surface, le rayonnement photo synthétiquement actif, la température de l'air et du sol, les précipitations, la profondeur de la neige, l'humidité du sol, la direction et vitesse du vent et les concentrations atmosphériques moyennes de CO2 et H2O tout au long de l'année. Ces ensembles de données aideront à améliorer les modèles de flux de carbone présents et améliorer les modèles pour les études concernant les changements du climat et le réchauffement climatique.