[发明专利]一种基于遥感资料的区域碳通量估算方法

说明书

本发明公开了一种基于遥感资料的区域碳通量估算方法，用中尺度气象模式（WRF）输出结果，为植被光合呼吸模型（VPRM）提供目标区域范围的空间信息和所需的气象场数据；提取高精度植被类型资料（SYNMAP，分辨率为1 km），对目标区域土地利用类型进行分类；通过中高分辨率遥感资料（MODIS09A1）反演得到增强型植被指数（EVI）和地表水分指数（LSWI）；将EVI、LSWI等参数通过空间差值方式放入到目标区域格点；针对不同地区特征，采用1年以上历史观测资料，利用光响应方程（Michaelis‑Menten）对这些参数进行优化；最后，基于以上资料，使用VPRM模型对目标区域进行碳通量计算。

技术领域

本发明涉及一种基于遥感资料的区域碳通量估算方法，利用高分辨率遥感资料、高精度植被类型数据和空间地理信息估算给定区域碳通量。

背景技术

自Monteith(1972)提出净初级生产力(NPP，Net primary production)与植物吸收的光合有效辐射(FAPAR，The Fraction of Absorbed Photosynthetically ActiveRadiation)线性相关理论以来，并随着遥感技术和产品的推广和应用，基于卫星遥感数据的光能利用率(LUE，Light Use Efficiency)模型迅速发展起来，如CASA(Carnegie–Ames–Stanford Approach；Potter et al.,1993,1998)、CFix(Carbon Fix；Veroustraete etal.,2002)、CFlux(Carbon Flux；Turner et al.,2006；King et al.,2011)、EC-LUE(EddyCovariance-Light Use Efficiency；Yuan et al.,2007,2010)、VPM(VegetationPhotosynthesis Model；Xiao et al.,2004,2005)和VPRM(Vegetation Photosynthesisand Respiration Model；Mahadevan et al.,2008)等。前几种模型(CASA、CFix、CFlux、EC-LUE)均将FAPAR考虑为NDVI(Normalized difference vegetation index)的线性函数。然而，NDVI已被报道对大气条件，土壤背景及闭合冠层饱和等非常敏感(Huete,et al.,1997)，可能会导致GPP(Gross Primary Productivity)的模拟并不可靠。而改进的VPM模型采用FAPAR与EVI(Enhanced Vegetation Index)的函数关系，发现对总初级生产力GPP模拟的更好(Xiao,et al.,2004)。VPRM模型在VPM的基础上添加了呼吸项，可以直接计算NEE，并增加了一个非线性函数来解释总生态系统碳交换量GEE(Gross Ecosystem Exchange)对光的响应。作为光能利用率模型中的一种，VPRM模型具有两大特点：一是需要的参数少，二是输入变量如空气温度、光合有效辐射、植被和水分指数等均可通过观测或由卫星反演资料获取。这些优势使得VPRM在区域碳通量模拟(Mahadevan et al.,2008；Hilton et al.,2013)以及耦合到三维气象模式WRF中反演分析等方面得到了广泛的应用(Ahmadov etal.,2007,2009；Pilla et al.,2011)。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于遥感资料的区域碳通量估算方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于遥感资料的区域碳通量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用中尺度气象模式(WRF)输出结果，为植被光合呼吸模型(VPRM)提供目标区域范围的空间信息和所需的气象场数据；得到高分辨率空间信息、气温和向下短波辐射。