[发明专利]一种依据温度和植被类型动态调节参数的直角双曲线总初级生产力估测方法

摘要

一种依据温度和植被类型动态调节参数的直角双曲线总初级生产力估测方法，所述估测方法包括以下步骤：1）建立叶片水平Vcmax,25‑温度和α‑Pm之间的关系；2）构建基于叶片水平的温度和植被类型动态调节直角双曲模型；3）构建基于阴阳叶双叶模型的冠层总初级生产力计算方法；4）将小时尺度GPP转换“天”尺度GPP：5）基于涡度相关实测通量数据的验证。该方面能应用于不同区域不同生长环境下的总初级生产力的估算，具有计算准确，计算效率高的特点，在全球陆地长时间序列总初级生产力计算方面具有广泛的应用前景。

主权项

一种依据温度和植被类型动态调节参数的直角双曲线总初级生产力估测方法，其特征在于：所述估测方法包括以下步骤：1)建立叶片水平Vcmax，25‑温度和α‑Pm之间的关系，叶片水平Vcmax，25‑温度和α‑Pm之间的关系通过最小二乘回归链接Baldocchi模型和直角双曲线模型而建立，具体包括以下过程：(1.1)：对于一个固定的温度值和Vcmax，25值，利用Baldocchi模型计算所有不同辐射状况下GPP的值，Baldocchi模型如下：GPP=-2p2-3q9cos(arccos(2p3-9pq+27r2(p2-3q)3)+4π3)-p3---(1)]]>p=eβ+bθ′-aα+eαRdeα---(2)]]>q=eγ+bγCa-aβ+adθ′+eRdβ+Rdbθ′eα---(3)]]>r=-aγ+adγCa+eRdγ+RdbγCaeα---(4)]]>和β＝Ca(gbmhs‑2b′‑gb),θ′＝gbmhs‑b′.其中，GPP为总初级生产率，Rd为叶片日间呼吸量，Ca是大气CO2浓度，gb是叶层导度，m为植被类型决定的参数，hs为相对湿度，b′是残差导度，a,b,e和d是Farquhar模型中的参数，Ci是细胞间CO2浓度，在Baldocchi中，输入的气象参数包括有效光合辐射、空气温度和相对湿度；(1.2)：以有效光合辐射为自变量，GPP为因变量进行回归，针对一个温度和Vcmax，25的组合拟合直角双曲线模型的两个参数α,Pm；(1.3)：针对温度从1度到40度和Vcmax，25从20到180μmol m‑2s‑1的所有组合重复以上步骤，每步获取一个α,Pm组合，从而获取一个Vcmax，25为横坐标，以温度为纵坐标的α,Pm的分布图，因此可以利用所述分布图，依据温度和植被类型动态选择直角双曲线模型所需要的参数α,Pm；2)基于叶片水平的温度和植被类型动态调节直角双曲模型，上述得到的直角双曲线模型的参数是温度和植被类型的函数，基于这些参数，改进后的叶片水平GPP直角双曲线模型表述如下：GPPleaf(Vcmax,25,T)=α(Vcmax,25,T)×Pm(Vcmax,25,T)×APARPm(Vcmax,25,T)+α(Vcmax,25,T)×APAR]]>其中GPPleaf为温度为T，植被类型为Vcmax，25时叶片水平,α和Pm分别为依据温度和Vcmax，25确定的APAR为吸收光合有效辐射；以上模型中未考虑水汽压亏缺VPD对GPP的影响，以下公式考虑VPD对GPP的调节作用：GPPactual＝GPPleaf×f(VPD)其中，GPPactual为经过VPD调节后的GPP，f(VPD)的计算公式如下：f(VPD)=0VPD≥VPDmaxVPDmax-VPDVPDmax-VPDminVPDmin≤VPD≤VPDmax1VPD≤VPDmin]]>其中，VPDmax,VPDmin为与植被类型相关参数；3)基于以上模型的双叶冠层模型，冠层GPP，即GPPcanopy通过分别计算阴叶和阳叶GPP之后，再求两者之后获得，公式如下：GPPcanopy＝GPPsunlit×LAIsunlit+GPPshaded×LAIshaded这里下标“sunlit”and“shaded”表示GPP和叶面积指数LAI的阴叶和阳叶组分；总LAI区分为阳叶LAI和阴叶LAI的公式如下：LAIsunlit＝2cosθ(1‑e‑0.5ΩLAI/cosθ)LAIshaded＝LAI‑LAIsunlit其中，θ为太阳天顶角，Ω为聚集度指数，表示叶片空间分布格局，随机分布时Ω＝1，非随机分布时小于1；4)小时尺度GPP的“天”尺度转换：所述GPP为小时尺度的GPP，需要对每日光照时间内的所有GPP求和，获得以“天”为单位的GPP，用以分析GPP的季节变化。