基于遙感數(shù)據(jù)同化的LPJ模型對(duì)植被總初級(jí)生產(chǎn)力的模擬和分析.pdf

1、中國作為世界上第三大陸地面積的國家，其區(qū)域內(nèi)的碳循環(huán)對(duì)亞洲甚至全球的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)都具有一定的影響，因此中國植被生產(chǎn)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析就顯得尤為重要。目前研究大范圍內(nèi)的植被生產(chǎn)力主要是利用陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型和遙感觀測數(shù)據(jù)，但二者具有一定的局限性，故首先引用數(shù)據(jù)同化的方法，將二者有機(jī)結(jié)合在一起，減小已有誤差，以獲得高精度的實(shí)時(shí)總初級(jí)生產(chǎn)力(GPP)，并進(jìn)一步討論中國GPP的時(shí)空變化趨勢及其影響因素。本文主要研究工作和結(jié)論如下:

2、r>　　(1)分別利用集合卡爾曼濾波（EnKF）和集合四維變分同化方法(PODEn4DVar)對(duì)Lund-Potsdam-Jena(LPJ)模型中的葉投影蓋度(FPC)進(jìn)行同化，獲得同化結(jié)果GPP。通過與通量站點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)林地、草地、耕地和濕地同化后的GPP值與站點(diǎn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性R2都得到提高，均方根誤差（RMSE）減小，說明EnKF和PODEn4DVar在動(dòng)態(tài)植被模型應(yīng)用的可行性。
　　(2)通過與渦度站點(diǎn)觀測值GPP進(jìn)行

3、對(duì)比，PODEn4DVar同化結(jié)果GPP與觀測值GPP的相關(guān)性R2為0.68，而EnKF同化結(jié)果GPP與觀測值相關(guān)性R2為0.66，PODEn4DVar同化結(jié)果GPP的RMSE比EnKF的要小8.48，同時(shí)，林地、草地和耕地站點(diǎn)的PODEn4DVar同化結(jié)果都優(yōu)于EnKF同化結(jié)果。表明相對(duì)于EnKF的同化效果而言，PODEn4DVar對(duì)于LPJ模型同化效果較好。
　　(3)基于PODEn4DVar同化LPJ模型的GPP模擬結(jié)果表明

4、，在2010-2012年間，中國GPP總量分別為6.39Pg C·yr-1，6.34Pg C·yr-1，6.56Pg C·yr-1，三年均值為6.43±0.09Pg C·yr-1，植被生產(chǎn)力整體分布形勢為南方地區(qū)植被生產(chǎn)力比北方地區(qū)的高，西部地區(qū)植被生產(chǎn)力比東部地區(qū)的低。在這三年期間，中國GPP的變化整體以小幅波動(dòng)的形勢為主，只有在云南的森林地帶以逐年升高為主，而在青海的草甸主要是逐年降低變化。
　　(4)在2010-2012年間

5、，中國各種植被類型GPP年平均值基本規(guī)律為:林地＞濕地＞耕地＞灌木叢＞草地。林地年均GPP為1281.50g C·m-2·yr-1;草地年均GPP為445.89g C·m-2·yr-1，僅為林地GPP的34.8％。濕地、耕地與灌木叢的年均GPP分別為1113.55g C·m-2·yr-1、978.94g C·m-2·yr-1和791.00g C·m-2·yr-1。
　　(5)在2010-2012年間，中國華北和西北地區(qū)GPP變化主