[发明专利]一种确定稻田温室气体通量基准、周期与年际趋势的方法

权利要求书

1.一种确定稻田温室气体通量基准、周期与年际趋势的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)搜集稻田温室气体通量从基准年1月开始的连续月度数据Y，记为y_1，1,y_1,2,…,y_M,12，其中数据的下标代表通量数据搜集的时间，即y_1，1为稻田基准年1月的通量数据，y_1，2为稻田基准年2月的通量数据，依次类推；其中，M为通量数据的最大观测年份，y_m，n为第m年的第n月观测数据；搜集观测数据时间长度不能短于5年，即M≥5；搜集的数据需要在时间上连续，且观测数据必须到某年12月为止；

(2)根据温室气体通量数据画图，预估通量的周期；

(3)将温室气体的通量数据与月份和周期乘积的三角函数回归，即计算周期回归方程；

(4)计算每月温室气体观测通量与周期回归方程结果间的残差得到周期残差；

(5)将同一年的周期残差按年度平均，然后与观测数据所在的年度时间回归，即计算年际趋势方程；

(6)整理得到稻田温室气体通量周期和年际趋势的统一方程，并利用该方程计算稻田温室气体通量的周期效应强度、年际趋势以及未来时刻温室气体通量的预测值；

(7)计算温室气体通量的基准；

所述步骤(2)具体包括以下步骤：

a.将所搜集到的温室气体通量数据按照观测的月份，画图并目测确定温室气体通量波动每年完整周期的数目p；

b.确定温室气体通量年内周期参数ω，

所述步骤(3)具体包括以下步骤：

a.标记每年1月至12月对应的月份为d_n,n＝1,2,3,…,12，其中d₁＝1，d₂＝2,…,d₁₂＝12，即d_n＝n；

b.以稻田温室气体通量的月度数据为因变量y_m,n,以观测数据对应的月份d_n为自变量，代入下面的周期回归方程，计算其周期回归系数a,b,λ_m；

Y＝a cos(ωd)+b sin(ωd)+λ_m (1)

其中，λ_m表示以月度为标准的常数值；注意计算方程(1)过程中Y取遍温室气体通量的所有观测值y_m,n，y_m,n对应的自变量d取值为d_n；所以方程(1)中每个月份d_n对应M个温室气体通量观测数据，因此方程(1)只能用最小二乘法估计a,b而不能用极大似然法估计；

所述步骤(4)具体包括以下步骤：

a.将d_n,n＝1,2,3,…,12分别代入方程(1)，得到温室气体通量周期性回归方程的结果r_n,n＝1,2,…,12；

b.将y_m,n-r_n得到m×n个周期残差ε_m,n；

所述步骤(5)具体包括以下步骤：

a.将ε_m,n按照所对应的年度平均，得到m个温室气体通量年度平均残差值δ_m：

b.以δ_m为因变量，以δ_m对应的年度为自变量用极大似然法计算年际趋势方程(2)中的系数c：

δ＝ct+λ_yy；m,t＝1,2,…,M (2)

其中，λ_yy表示以年份为标准的常数值；计算过程中上式的δ取遍温室气体通量的所有观测值δ_m,m＝1,2,…,M，δ_m对应的t值为m；

所述步骤(6)具体包括以下步骤：

a.根据方程(1)和方程(2)的结果，整理得到对应于温室气体通量周期和趋势的统一方程为Y_t,d＝a cos(ωd)+b sin(ωd)+ct+λ_m+λ_yy,d＝1,2,…,12；t＝1,2,…(3)

Y_t,d代表距离基准年第t年第d月的温室气体通量预测值；

b.其中(3)式中c是温室气体通量的年际变化速率，代表通量的年际趋势；稻田温室气体通量的周期效应强度g以下式计算：

所述步骤(7)具体包括以下步骤：

a.将t＝1和d＝1,2,…,12代入方程(3)即可得到稻田温室气体通量每个月的基准。