基于数据同化的哈佛森林地区水、碳通量模拟

• 作者: 孙睿 张廷龙 张荣华 张蕾
• 来源期刊: 应用生态学报
• 学科: 生物学
• 关键词: Biome-BGC模型 集合卡曼滤波 数据同化 叶面积指数 碳通量 蒸散
• 年，卷（期）: 2013,（10）
• 页码范围: 2746-2754
• 分类号: Q948
• 语种: 中文

摘要

模型模拟和站点观测是陆地生态系统水、碳循环研究最主要的两种手段,但各有优势和不足,若二者相互结合,则能更准确地反映生态系统水、碳通量的动态变化.数据同化为模型与观测结合提供了一条有效的途径.本文采用哈佛森林环境监测站相关数据,利用集合卡曼滤波同化算法,将实测叶面积指数(LAI)和遥感LAI同化进入Biome-BGC模型中,对该地区水、碳通量进行模拟.结果表明:与未同化模拟相比,将1998、1999和2006年实测LAI数据同化后,模型模拟碳通量(NEE)与通量观测NEE的决定系数(R2)平均提升8.4％；蒸散发(ET)的R2平均提升10.6％；NEE的绝对误差和(SAE)和均方根误差(RMSE)平均下降17.7％和21.2％,ET的SAE和RMSE平均下降26.8％和28.3％.将2000-2004年MODISLAI产品与模型同化后,NEE、ET模拟值与观测值间的R2分别提升7.8％和4.7％；NEE的SAE和RMSE分别下降21.9％和26.3％,ET的SAE和RMSE分别下降24.5％和25.5％.无论实测LAI还是遥感观测LAI,同化进入模型都能不同程度地提高水碳通量的模拟精度.