中国陆地生态系统总初级生产力VPM遥感模型估算.pdf

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1、第34卷第4期第四纪研究V01.34.No.42014年7月QUATERNARYSCIENCESJuly,2014文章编号1001—7410(2014)04—732-II中国陆地生态系统总初级生产力VPM遥感模型估算术陈静清①②闫慧敏①王绍强①高艳妮①黄玫①王军邦①肖向明③(①中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;②中国科学院大学,北京100049;③DepartmentofMicrobiologyandPlantBiology,CenterforSpatialAnalysis,UniversityofOklahoma,Norman,OK730

2、19USA)摘要陆地生态系统总初级生产力(GrossPrimaryProductivity,简称GPP)时空格局及其变化动态的准确监测是区域碳收支研究的核心问题之一,遥感模型正在为区域碳通量监测提供更为实时、准确的模拟数据。基于中分辨率成像光谱仪(MODerate—resolutionImagingspec【r0radiometer,简称MODIS)遥感数据和涡度相关碳通量观测数据发展而来的VPM模型经过10年的努力,目前已经在全球涵盖十类生态系统的21个站点上开展模型的校验与验证研究,为区域GPP的准确估算与监测奠定了方法基础。本研究构建了评估GPP区域

3、格局的VPM模型区域模式,以空间分辨率500m、时间步长8天的MODIS卫星影像数据以及相同时空分辨率的温度与光合有效辐射数据为模型输入数据,模拟估算我国2006~2008年GPP及其空间分布格局。VPM模型模拟的中国陆地生态系统GPP年总量平均值为5.OPgC/a,其中森林、草地、农田和灌丛生态系统分别占34%,17%,37%和12%。本研究模拟的全国GPP总量与多模型模拟的平均结果(5.40PgC/a)相当,但不同模型估算的各类生态系统GPP存在较大差异。本研究通过利用遥感数据对VPM模型中的关键参数(最大光能利用率)进行参数空间化,表达同一土地覆被类

4、型内部光能利用率的空间异质性;应用目前我国准确性最为可靠的土地利用与植被数据提取土地覆被数据,首次将农业多熟种植作为单独的植被类型引入模型中,模型参数与输人数据的精度保障了模型模拟结果的可靠性。主题词VPM模型总初级生产力最大光能利用率MODIS中图分类号Q148,TP79文献标识码A得各种模型模拟的结果会存在较大的差异。涡度相1引言关法是在生态系统尺度连续监测碳通量最为可靠的陆地生态系统总初级生产力(GrossPrimary方法,并且已经在许多国家和地区开展联网观Productivity,简称GPP)是指在单位面积、单位时间测’,这为碳循环模拟的机理研究

5、、模型构建、验内绿色植被通过光合作用所固定的有机碳量。它是证与评价提供了可靠数据。遥感模型具有模型参数碳素进入生态系统物质循环的开始,也是表征生物少、驱动变量可由遥感数据直接或反演获得的优圈与大气圈碳交换通量的主要指标¨。同时,GPP势,适用于区域和全球尺度高时空分辨率的连续动作为食物、纤维和木材生产的基础,关乎人类的福态分析,是近年来陆地生态系统生产力模型研究的祉与发展。因此,对区域尺度陆地生态系统GPP一个重要发展方向,其中具有代表性的模型有:的时空变化进行准确、连续的监测,能够为陆地碳CASA模型、GLO-PEM模型¨⋯、PSN模型¨、收支评估和气候

6、变化研究提供基础数据,并为生态VPM模型¨“等。然而,准确的模拟需要应用通系统管理提供有用信息。目前,利用模型估算区量观测数据在生态系统尺度上对各类生态系统进行域生态系统生产力已成为一种重要而广泛接受的研充分的验证,越来越多的研究证明目前对GPP的究方法,传统的估算模型主要包括地理统计模模拟尚存在较大的不确定性¨,如MODISGPP产型、生态过程模型和卫星遥感模型等。但是,由于品(MOD17)由于没有将多熟种植以及c植物作为各类模型的模拟精度会受到诸如参数化方案、模拟一种单独的覆被类型导致该类生态区模拟结果有较时空分辨率以及输入数据质量等因素的影响,使大程

7、度的低估,在青藏高原区也存在一定程度的低第一作者简介:陈静清女26岁硕士研究生自然资源学专业E-mail:chenjq.1ls@igsnrr.ac.on十中国科学院战略性先导科技专项项目(批准号:XDA05050602)和中国科学院重点部署项目(批准号:KSZD—EW—Z-021-02)共同资助2014—02-23收稿,2014-04—23收修改稿通讯作者:闰慧敏土地利用变化与生态系统生产力研究E-mail:yanhm@igsnrr.ac.cn4期陈静清等:中国陆地生态系统总初级生产力VPM遥感模型估算733估¨,在荒漠草原和干旱针叶林则存在明显的高(Ph

8、otosyntheticPhotoFluxDensity,简称PP

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