北美温带森林光合生产力敏感因子反演及响应分析

北美温带森林光合生产力敏感因子反演及响应分析

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1、圆中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofsciences博士学位论文j£差堡董鑫拄当盒生亡左堑壁国王厘渲厦喧廛盆桩作者姓名:基晶晶指导教师:割良云班基曼生国型堂院置攫曼筮主地蔓班盎匦学位类别:望芏簋±学科专业:地图堂皇地堡信显基统研究所:圭国型堂院虽盛皇兹主垃蔓班盔匪二零一三年五月笪b蛩哩星区£墨望坠Q£曼鎏!l垒£星璺llQ£!i磐璺!宝£丛墨丛g璺ZhaoJingJingADissertation/lrrhesisSubmittedtoTheUniv盯sityofChineseAcademyofSciencesInpar廿alful

2、nⅡmentoftherequirementForthedegreeofDoctoroffhnosophyInstituteOfRemOteSensingandDigitalEarth,ChineseAcadeInySciencesApnl,2013学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。对本文研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签名:赵、矗,祭a日期:刀廖年百月牛日学位论

3、文使用授权说明本人完全了解培养单位关于收集、保存、使用学位论文的规定,即:按照培养单位要求提交学位论文的印刷本和电子版;培养单位有权保存学位论文的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;培养单位可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的的前提下,培养单位可以公布论文的部分或全部内容。(保密论文在解密后遵守此规定)作者签名:走。粕晶导师签名:籼苗5j日期:刮舞二月移日致谢感谢国家基金项目“植被光能利用率的光谱探测机理与方法研究”和973课题“空间智能观测理论与陆面敏感因子参量反演”对论文的资助。感谢通量网(http://www.fluxdata

4、.org)提供的气象和碳通量产品,感谢NASA数据库提供的MODIS产品(http://daac.ornl.gov)对本文研究数据的支持。感谢我的导师刘良云研究员对论文研究框架和内容确定、实验结果分析与优化工作的指导,以及发表文章和论文修改等所付出的心血。感谢课题组彭代亮博士、焦全军博士在项目研究过程中给予的指导和帮助。作者赵晶晶2013年5月摘要陆地生态系统碳循环是国际地圈生物圈计划(IGBP)、世界气候研究计划(wcRP)和全球环境变化国际人文因素计划(ⅡDP)等重大科学计划的主题。在陆地生态系统中,植被光合作用的碳吸收和呼吸作用的碳排放量之间的收支平衡是陆地生态

5、系统与大气间的主要净碳交换。植被光合作用受到的影响因素众多,即使发生很小的变化,也会对植被碳汇产生巨大的影响,促使植被光合作用与气候变化响应性研究成为主流。如何多方位定量化植被光合生产力敏感因子的贡献量,对全球陆地生态系统碳循环有着极为重大的意义。本论文在国家基金项目“植被光能利用率的光谱探测机理与方法研究”(2010.01.2012.12)和973课题“空间智能观测理论与陆面敏感因子参量反演”(2011.01.2013.121项目支持下,围绕北美落叶阔叶林(DBF)、常绿针叶林(ENF)光合生产力变化的气候响应机制和响应幅度开展了探索研究。基于现有陆地生态系统光合生

6、产力对气候变化响应的文献调研,植被物候、光合有效辐射(PAR)、光合有效辐射吸收比系数(fAPAR)、光能利用率因子是影响光合生产力(总初级生产力)的四个主要要素。其中,典型的植被物候包括生长季开始日期(stanofgrowingseason,SOS)、生长季结束日期(endofgrowingseason,E0s)和生长季长度(1engthofgro、)l,ingseaLson,GSL)。本文针对以上四个与光合生产力密切相关的要素,开展了光合生产力敏感要素的遥感反演方法、真实性验证、敏感因子年际变化对GPP影响等一系列的研究。具体包括以下五个方面:l、开展了物候遥感反

7、演与验证研究,并定量分析了植被物候年际变化对GPP的影响。结果表明:四种不同遥感物候指标的反演结果差异较大;同一物候指标,20%和50%阈值的反演结果显著相关;以DBF站点为例对遥感SOS光合作用意义的通量验证结果显示,50%阈值EVI反演的sos日期与植被光合作用生产力增加到全年最大值20%时的日期一致性最好;遥感物候中SOS和GsL对GPP年际变化量有一定的贡献性,SOS提前或GSL延长会伴随GPP总量的增加,EOS的贡献作用不明显。2、定量分析了fAPAR年际变化对GPP的影响。结果表明:虽然选取的指数拟合和线性拟合£APAR结果在空间分辨率优

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