基于最优性原理的普适性碳水通量耦合估算方法研究

• 作者: 谭深 王焓
• 来源期刊: 生态学报
• 关键词: 最优性原理 总初级生产力 蒸散 气孔导度 谷歌地球引擎
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1487-1499
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.5846/stxb20210101000

摘要

陆地生态系统碳、水通量估算是地球系统科学研究的基础和重要内容之一。当前部分碳、水通量模型在外推的过程中受到参数化结构和特征参数的限制，难以提升应用范围和结果精度。以生态水文最优性原理为理论工具，将基于该原理构建的C3植物普适性生产力模型P model推广至C4植物；在此基础上结合植物气孔行为的环境响应规律和水碳耦合原理，发展具有普适性的碳水通量耦合估算方法，协同计算我国总初级生产力（GPP，Gross Primary Production）和蒸散（ET，Evapotranspiration）。基于ChinaFLUX数据集的站点尺度验证结果表明，基于P model发展的的GPP和ET普适性估算方法精度表现良好：GPP估算结果与地面观测相比，相关系数R2=0.61，均方根误差RMSE=2.1gC/d，拟合斜率0.96；ET估算结果相关系数R2=0.66，RMSE=0.85mm/d，拟合斜率1.04。基于Google Earth Engine云平台实现了全国尺度GPP和ET计算，模拟结果与遥感太阳诱导叶绿素荧光观测、同类ET产品相比具有合理的空间分布，表明基于最优性原理构建的普适性碳水通量耦合估算模型在空间拓展的过程中稳定可靠。此外，与传统参数化导度模型的环境敏感性对比分析表明，采用的普适性通量计算方案能够在无法获取准确土地覆被信息或模型训练样本不足的情况下取得稳定的计算结果，具有良好的应用和发展前景。