石河子绿洲植被净第一性生产力遥感估算研究

[目的]探索适合西北绿洲区的NPP遥感模型,估算石河子绿洲区植被净第一性生产力.[方法]在GIS的支持下,利用卫星遥感数据和气象数据,以光能利用率模型为基础进行研究.[结果]构建了绿洲区植被净第一性生产力NPP估算模型,以1989～2001年的石河子绿洲区植被为例,对13年间的植被净初级生产力进行了估算,得到石河子绿洲区植被净第一性生产力13年平均值为2.086 TgC/a,其年均变化量为0.049 TgC/a,绿洲植被碳密度在237.3～309.3 gC/m2变化.[结论]研究时段内NPP总体呈现增长的趋势,这主要是近年来该区降水、气温以及土地利用方式改变的影响结果.     

长江上游农田生态系统净初级生产力动态变化分析

本研究利用近20a的MODIS遥感数据和气象站点观测的气象数据,基于CASA模型,估算了长江上游地区1995—2015年的农田生态系统净初级生产力(NPP),并详细阐述其20a间时空格局动态变化。结果表明:近20a来农田NPP平均值变化范围在425.19～425.71gC·m^-2,2010年出现最低值339.42gC·m^-2;近20a来农田NPP变化区域主要集中在四川盆地;长江上游农田生态系统随着海拔高度的增加NPP也在不断增加。     

基于高光谱数据的作物净初级生产力估算方法

叶片叶绿素含量、叶片含水量、叶面积指数、光合有效辐射是影响作物净初级生产力(NPP)的重要因素。以光能利用率模型作为基本模型,结合叶片叶绿素含量、叶面积指数和叶片含水量等生态参数反演方法,构建新的NPP高光谱遥感估算模型。在山东禹城实地观测的小麦和玉米NPP数据基础上,研究还将新构建的模型与NDVI、CI和MCARI等传统叶绿素冠层模型的线性拟合结果进行比较。分析结果表明,新构建的模型在小麦、玉米2种作物NPP估算中都有着较好的表现,可以用来估算作物NPP。     

一个基于气象和遥感数据的植被生产力估算模型

基于气象和遥感数据提出了一个区域植被生产力估算模型。模型结合光能利用模型和生态过程模型的各自优点,引入MT-CLIM模型计算太阳短波辐射,以常规气象资料和LAI、FPAR等遥感反演数据为输入,可实现区域以日为步长的植被生产力估算。以太湖流域为例,估算研究区日总初级生产力(GPP)与净初级生产力(NPP),并与MODIS植被生产力遥感产品MOD17以及国内相关研究结果进行比较。结果表明,模型结果与MODIS产品及已有研究结果都较接近,模型可用于区域植被生产力的估算。     

利用MODIS数据估测毛竹林总初级生产力

通过集成中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星影像数据与地面通量台站的观测数据,基于遥感的植被光合模型(VPM),估测了浙江省安吉县山川乡2011年的毛竹Phyllostachys edulis林总初级生产力(PGP)。研究表明:VPM模型估测的PGP(PGPVPM)在季节变化趋势上和通量站点数据获得的PGP(PGPobs)保持一致,VPM模型估算的2011年毛竹林总初级生产力为1 848.54 g·m-2,通量塔数据获得的2011年毛竹林总初级生产力为1 899.69 g·m-2,相对误差为2.69%。在全年累积总量上接近,但是估测值和观测值之间仍然存在一定的差异,尤其是在生长季节,PGPVPM的值要高于PGPobs;VPM模型估测的PGP和通量塔数据获取的PGP之间的决定系数为0.747,相关系数为0.864;且时间序列的增强植被指数(IEV)比PGP的相关关系强于归一化植被指数(INDV)与PGP的关系。研究表明:VPM对于站点和区域尺度的毛竹林生态系统PGP的模拟具有很大的潜力。     

基于GIS与RS的安徽省NPP模拟及时空分析

NPP（植被净初级生产力）的研究是全球变化的核心内容之一,是估算碳吸收量的重要依据,不仅直接反映了植被群落在自然环境条件下的生产能力,表征陆地生态系统的质量状况,而且是判定生态系统碳汇和调节生态过程的主要因子。在GIS的支持下,利用地面气象数据和MODIS数据,考虑到最大光利用率在不同植被类型中的差异,在CASA模型验证的基础上,估算了安徽省2002～2009年7月份植被净初级生产力,并分析其时空变化。结果表明：①通过与NPP实测资料及其他模型的对比,该模型估算的效果较好,数据获取上也比较容易,模型的可操作性较强。②2002～2009年的8年间,安徽省7月份平均NPP为193．99gC／m2,变化范围为182．25～199．89gC／m2。③安徽省7月份NPP值呈增加趋势,但没有达到显著的水平。④安徽省7月份NPP总体分布趋势是从南向北递减,其中山区NPP最高,水域和城市最低。     

森林生态系统碳循环模型参数优化

以2011年帽儿山生态站通量塔观测的二氧化碳通量(总初级生产力和显热通量)数据为基础,使用集合卡尔曼滤波的顺序同化技术,对北方生态系统生产力(BEPS)模型的关键参数进行优化。结果表明:参数在季节尺度上变化显著,通常在展叶期迅速增大,夏季达到稳定,秋季落叶期降低。根据优化的参数,模型的总初级生产力、生态系统呼吸的模拟值精度显著提高,精度分别达到91%、96%,比优化之前的模拟值精度提高了8%和11%。说明集合卡尔曼滤波的参数优化可以明显改善模型模拟碳水通量的能力。     

藏北高原植被净初级生产力的遥感估算

利用CASA模型、多时相MODIS遥感数据和地面气象数据相结合方法,考虑不同植被类型的最大光利用率的差异,对藏北高原2004年的植被净初级生产力（NPP）进行估算,分析了植被NPP时空分布特征。结果表明：①藏北高原的植被NPP估算结果与实测值是基本吻合的,效果较好,该遥感模型可以实现对藏北高原植被初级净生产力时空动态的快速诊断与准确评估。②藏北高原植被NPP空间分布格局表现出自东南向西北逐渐递减的趋势,与水热条件和植被类型的地带性分异规律是一致的。整个研究区植被NPP总量为31.19MtC/a,其中高寒草甸的NPP最大,占55.85%;其次为高寒草原,占26.6%。③藏北高原植被NPP具有显著的季相变化规律,全年中冬季（11-3月）的植被NPP值是非常低的,植被NPP累加值占全年NPP总量的3.2%;夏季（6-9月）植被NPP值是比较高的,植被NPP累加值占全年NPP总量的84.0%。     

基于遥感反演的森林生态系统呼吸研究

陆地生态系统碳循环是全球气候变化研究的核心内容之一,森林生态系统作为陆地生态系统中面积最多、最重要的自然生态系统,在维持全球碳平衡和调节全球气候等方面有着举足轻重的地位。本文采用3类MODIS数据(叶面积指数、地表温度数据、地表水份数据)结合Ameri Flux通量观测网络中位于加拿大亚寒带气候区的4个通量塔站点观测数据建立1个遥感反演模型,利用该模型对常绿针叶林生态系统呼吸进行估算,并使用独立的通量站点观测数据评估模型的准确性。结果表明,遥感反演模型在估算森林生态系统呼吸方面具有很大的潜力,为大区域尺度上定量评估森林生态系统对区域碳平衡及全球碳循环的影响,制定合理的森林生态管理方案提供数据支持。     

2000～2013年商洛植被NPP变化及其对气温变化的响应

基于2000²013年的NDVI数据和气象数据,利用CASA模型对商洛地区植被的净初级生产力(NPP)进行了模拟估算。研究结果表明:20002013年的NDVI数据和气象数据,利用CASA模型对商洛地区植被的净初级生产力(NPP)进行了模拟估算。研究结果表明:2000²013年商洛地区的NPP呈显著的增长趋势(P<0.01),年均NPP为841.64 g C/m2;春季、秋季、冬季的NPP在波动中增长,其中春季增长最快,而夏季的NPP呈现出波动下降的趋势。商洛地区的月均NPP与当月、提前1个月、提前2个月、提前3个月的月均气温均呈显著的正相关,但其受当月气温的影响最大。     

基于生态过程模型的哈尔滨市净初级生产力模拟和分析

净初级生产力(NPP)是衡量陆地生态系统碳源(汇)的重要参数,为准确模拟城市NPP及研究城市NPP空间分布特征。以哈尔滨市为研究对象,以Landsat-5 TM遥感数据、MODIS的叶面积指数(LAI)数据和气象要素等资料为基础数据,采用基于过程的北部森林生态系统生产力模拟模型(BEPS),模拟获得哈尔滨市NPP空间分布特征图,并对NPP时空变化进行分析。结果表明:哈尔滨北部及西南部NPP整体比较高,哈尔滨西部及东北部NPP整体比较低,主要与研究区土地覆盖类型有关。哈尔滨市2011年NPP积累总量为2.427×1013g·a-1,NPP年平均值为511 g·m~(-2)·a~(-1)。哈尔滨市NPP积累主要在7、8月份,NPP年积累值在7月份达到最高值。通过采用通量数据及MODIS的NPP产品验证可知,BEPS模型能够较好地估算哈尔滨市植被NPP。为揭示城市NPP变化的影响因素(气候、地域等)提供技术支持,也可为城市生态建设提供参考。     

重庆市植被净初级生产力的遥感估算及分析

[目的]遥感估算和分析2007年重庆市植被净初级生产力(NPP)。[方法]基于CASA模型,结合SPOT/VEGETATION NDVI S10数据、植被覆盖分类图、气象数据等,对2007年重庆市NPP进行遥感估算,在GIS及RS的支持下,进行数据的前期处理,对2007年重庆市NPP分布状况及年内变化情况进行分析。[结果]NPP平均值为112.343~799.391 g C/m~2,研究区植被净初级生产力区域变化明显,季相差异显著,其中高值主要出现在渝东南、东北区域,低值主要存在于渝西北区域;NPP值夏季(6~8月)﹥春季(3~5月)﹥秋季(9~11月)﹥冬季(12~2月),年内阔叶林植被NPP最高,水生植被NPP生产量最低。[结论]该NPP估算方法能较好地模拟重庆市的NPP及其时空格局,估算结果比较符合实际,能应用于NPP估算项目中。     

福建省毛竹NPP遥感估算及其时空格局研究

以福建省2006年和2012年2期森林资源清查数据、气象数据、MODIS影像(2012)及DEM数据为基础,利用地面调查数据,对毛竹最大光能利用率参数进行测定,基于改进的CASA模型为基础,估算了2012年福建省毛竹NPP,并对其分布规律进行了分析。结果表明:毛竹最大光能利用率为2.399 6gC·MJ~(-1),NPP平均值为1 169.10gC·m~(-2)·a~(-1),毛竹碳累积量为1.034 4×10~9tC,毛竹NPP季节性变化明显,秋季夏季冬季春季,分别为45.51%、31.1%、13.8%、9.59%。不仅完善了国内主要植被类型(毛竹)的最大光能利用率参数的测定而且为区域尺度毛竹NPP估算及碳汇定量评价提供科学参考。     

2001-2010年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系

利用MODIS NDVI数据、气象数据和植被分类数据,基于改进的光能利用率模型CASA模型对2001-2010年内蒙古不同植被类型净初级生产力(NPP)进行估算,并分析其时空分布特征及对气候因子的响应.结果表明:(1)10年间内蒙古植被年NPP的平均值为340.0 gCm-2a-1,且空间分布呈明显的经度地带性,由西向东的变化速率为每10度增加200.5 gCm-2a-1;(2)不同植被类型NPP有较大差异,森林、草地、农田和荒漠植被的NPP平均值分别为521.9、270.3、405.7和85.3 gCm-2a-1;(3)10年间内蒙古植被NPP总量的平均值为322.7 TgCa-1,波动范围为276.8-354.4 TgCa-1.从NPP年际变化的空间分布来看,阿拉善沙漠、毛乌素沙地西部、河套平原以北地区、浑善达克沙地东西缘和呼伦贝尔平原西北部植被的NPP呈极显著上升,而内蒙古中部的草地植被NPP呈极显著下降;(4)不同植被类型NPP对气候因子的敏感性有较大差异.森林植被NPP主要受温度的限制,而农田、草地和荒漠植被NPP主要受降水量控制.     

三江源生态系统近10年净初级生产力估测

为揭示三江源地区近10年来生态系统植被净初级生产力(NPP)的演变规律,借助研究区域的气温、降水等气象数据及MODIS遥感数据,应用CASA模型估算了三江源生态系统2001—2010年间的NPP,分析了NPP的时空变化格局。结果表明:2001—2010年间三江源生态系统NPP呈现由西北向东南逐渐递增的趋势,10年平均NPP为169.02 g·m-2·a-1,变化范围为159.53~176.25 g·m-2·a-1;10年来三江源草地NPP呈减少趋势,减少速度为0.69 g·m-2·a-1,减幅为4.77%。研究结果可以为三江源地区生态资源的有效管理与合理利用提供理论依据。     

河南省植被净初级生产力变化特征及其对气候变化的响应

利用2000—2018年河南省植被净初级生产力(NPP)数据和气象站点资料,分析植被NPP的变化规律,探讨了植被NPP与气象因子的相关关系.结果表明,2000-2018年河南省植被NPP呈缓慢增长趋势,植被NPP空间分布具有明显的地域性差异,西部伏牛山区和南部大别山区以林地为主,植被NPP较高;沿黄及以北地区植被NPP...     

应用MODIS影像数据估测台湾陆域生态区之净初级生产力

净初级生产力为研究全球气候变迁与陆域生态系的核心资料之一。净初级生产力之估算有很多种方式,应用遥测数据估算净初级生产力为目前的发展趋势。MODIS初级生产力产品（MODl7）系以1km空间解析力及8d的时间解析力,进行实时监测性及重复性的监测植被净初级生产力数据,该项数据对监测生态环境、自然资源和环境之变化有很大的帮助...     

IBIS模拟集水区尺度的东北东部森林净初级生产力

为使IBIS(integrated biosphere simulator)模型更好地体现碳循环过程的空间异质性,引入GIS技术,改进了IBIS模型的土壤水分再分配和地表太阳辐射计算模块,增加了地形分析模块。在气象、地形、植被和土壤等数据的支持下,利用改进后的模型估算了2004年张家沟集水区森林净初级生产力(NPP),分析了森林NPP空间分布格局及其随地形因素的变化。结果表明:改进后的IBIS模型适用于东北东部集水区森林NPP的模拟估算;研究区2004年森林NPP在空间上大体呈现为东北和西北2区域高,逐渐向中心沟谷地区减少;森林NPP年平均值为375 g/(m2·a),NPP年总量为541.72 t/a;各植被类型中,杨桦林的年平均NPP最高(405 g/(m2·a)),杂木林最低(336 g/(m2·a));从地形因素看,海拔高度和坡度对森林NPP影响不大,而坡向对森林NPP影响最明显,阳坡的森林NPP较阴坡高41%。     

基于涡度相关法的水稻光能利用率研究

为探讨水稻生长季内光能利用率（light use efficiency，LUE）的动态特征，使用2020年5—9月稻田通量观测资料，应用简单相关分析和通径分析方法，分析环境因子对光能利用率的影响。结果表明，水稻生长季LUE日平均值为0.95%，波动范围为0.25%~2.23%，小时尺度表现为早晚值较高、中午值较低，日动态上呈现先升高后降低的单峰曲线变化；日尺度上的LUE主要受光合有效辐射和空气温度影响。研究为合理利用农田生态系统资源、推动LUE在生产力模型中的应用提供了理论依据。     

2001-2013年黄土高原植被净初级生产力时空变化及其归因

基于光能利用率模型(CASA),利用遥感数据、气象数据和基础地理数据,测算了2001-2013年黄土高原植被净初级生产力(NPP),并辅以一元线性回归、Hurst指数及相关分析等方法,分析了2001-2013年黄土高原NPP时空变化特征、未来变化趋势及其驱动因素.结果表明,2001-2013年黄土高原植被年均NPP呈显著增加趋势,年增速为4.9 g/(m2·a).黄土高原植被NPP空间分布差异显著,表现出由东南向西北递减的趋势.黄土高原植被NPP呈增加趋势和减少趋势的面积分别占78.0%和22.0%.Hurst指数表明研究区未来植被NPP变化的正向特征显著,呈持续性和反持续性的比重分别为72.1%和28.9%.黄土高原植被NPP变化与降水、气温相关性不大,人类活动是影响植被NPP变化的重要因素,且对NPP有双重影响.