[发明专利]一种基于遥感的高寒草甸生态系统呼吸碳排放估算方法

说明书

本发明公开了一种基于遥感的高寒草甸生态系统呼吸碳排放估算方法，包括以下步骤：1）野外涡动相关系统观测站点通量数据获取与处理；2）时间序列MODIS遥感数据下载，并计算得到与通量站点尺度匹配的增强型植被指数、叶面积指数、地表水分指数、昼夜平均气温等参数；3）对生态系统呼吸碳排放及其环境变量进行季节动态分析；4）确定关键的环境控制因子；5）建立生态系统呼吸碳排放回归模型；6）利用所得模型估算生态系统呼吸碳排放；7）精度评价与验证。该方法可以实现利用遥感的环境参数产品获取大尺度的高寒草甸生态系统呼吸碳排放数据。

技术领域

本发明涉及一种基于遥感数据反演大区域高寒草甸生态系统呼吸碳排放的估算方法，属于定量遥感的技术领域。

背景技术

草地生态系统作为地球上分布最广泛的植被类型之一，通过生态系统呼吸(R_e)的碳排放和植物光合作用(GPP)的碳吸收，在陆地碳循环中发挥着重要的作用。高寒草甸是草地生态系统的重要组成部分，精准评估高寒草甸R_e对于准确量化陆地生态系统碳排放及其对气候变化的影响都至关重要。随着基于涡动协方差技术的全球通量站点的建立，实现了高寒草甸生态系统到大气圈碳通量的连续观测，并且可以基于白天或夜间的碳通量的拆分方法拆分成GPP和R_e。但是通量站点覆盖范围小，并且建设和维护通量塔的成本较高。遥感技术能提供连续的环境变量数据，为大面积估算R_e提供了可行性思路。因此，本方法提供了通过时间序列的MODIS产品建立多元回归模型，对高寒草甸的生态系统呼吸碳排放R_e进行估算的方法。

发明内容

本发明目的是针对当前通量站建设维护成本高难以在全球尺度上应用的问题，利用遥感数据实现大范围生态系统呼吸碳排放的反演。

本发明在站点实测生态系统呼吸碳排放的数据基础上，提出并建立能适用大尺度生态系统呼吸碳排放的遥感反演方法，具体步骤如下：

一种基于遥感的高寒草甸生态系统呼吸碳排放估算方法，包括如下步骤：

(1)获取野外通量塔站点观测数据，并进行预处理，获得生态系统呼吸碳排放R_e及其相应环境参数的标准数据集；

(2)提取与通量塔站点地理位置及时间匹配的遥感产品，获得增强型植被指数、叶面积指数、地表水分指数及昼夜平均气温参数数据集；

(3)对生态系统呼吸碳排放及其相应环境参数进行季节动态分析及Pearson相关分析，分析基于遥感的各种产品对生态系统呼吸碳排放的影响，确定关键环境控制因子；

(4)基于确立的关键控制因子及生态系统呼吸碳排放数据建立多元逐步回归模型，结合建立的模型对生态系统呼吸碳排放进行反演。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中，通量站数据包括涡动相关碳通量数据和自动气象站获取的微气象数据；对站点涡动数据进行插补拆分处理，结合微气象数据整合得到8天尺度的生态系统呼吸碳排放及其相应环境参数的标准数据集。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中，所述环境参数包括空气温度T_a、土壤温度T_s、太阳辐射R_g、饱和水汽压差VPD、降水P及土壤含水量SWC。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，所述遥感产品选用MODIS遥感数据。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，获取与通量塔站点地理位置及时间匹配MODIS叶面积指数产品、地表反射率产品、地表温度产品数据，计算获取叶面积指数LAI、增强型植被指数EVI、地表水分指数LSWI及昼夜平均气温LST数据。