基于东北温带红松阔叶林通量数据的beps模型参数优化_卢伟_(精)

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1、.word格式. : 实测叶面积指数 Observed LAI; : 三次样条插值得到的逐日 LAI Daily LAI fitted by three spline interpolation function. 2 结果与分析 2.1 Vc max、Jmax 最优参数组合分析 模型缺省参数组合为 Vc max=57.7 molm2s1,Jmax=123.7 molm2s1,模拟的一年逐日 GPP 与通量塔观测数据相比较,RMSE 为 1.65 g Cm2d1,模拟的 GPP 年总量(TGPPmod为 1422.15 g Cm2a1, 比实测的 GPP 年总量(TGPPobs=1228.9

2、g Cm2a1高估了 15.7%。 用 1.3 2 1 提出的迭代方法确定最优参数组合(表 2, 其中, RMSE 最小为 1.10 g Cm d , 故 Vc max=41.1 2 1 2 1 molm s 、 Jmax=82.8 molm s 时即为最优参数组合, 其 RMSE 与缺省参数组合的 RMSE 相比明显减小,模拟的 GPP 年总量为 1167.72 g Cm2a1,与实测 GPP 年总量相比低估了 5.0%,模拟结果精度得到了明显提高。 表 2 Vc max 和 Jmax 参数部分组合 Table 2 Partial parameter combinations of Vc m

3、ax and Jmax Vc max (molm s 35.0 39.0 41.1 44.0 49.0 57.7* 2 1 Jmax (molm s 69.5 79.5 82.8 90.5 101.9 123.7* 2 1 RMSE (g Cm d 1.22 1.12 1.10 1.13 1.26 1.65 2 1 TGPPmod (g Cm 1062.61 1141.68 1167.72 1220.72 1296.39 1422.15 2 1 R (% -13.5 -7.1 -5.0 -0.7 5.5 15.7 365 365 365 365 TGPP mod = i =1 GPP mod

4、( i R = i =1 GPPmod (i i =1 GPPobs (i i =1 GPPobs (i i: 天数 Days. *缺省参数值 , . Default parameter. ( 2.2 缺省参数组合与最优参数组合模拟 GPP 对比分析 由图 4 可以看出,在缺省参数组合情况下,模拟的日 GPP 普遍高于实测日 GPP;在最 优参数组合条件下,模拟的日 GPP 略低于实测日 GPP。两者相比,最优参数组合条件下模 拟的日 GPP 曲线更能捕捉实测值全年变化情况。冬季及初春 GPP 基本为 0,进入生长季, 随着温度的升高,GPP 迅速上升并在 6 月末至 8 月初达最大,随着气温

5、下降,植被主要 进行光合作用的叶子迅速凋落,GPP 随之减小。 由图 5 可知,在最优参数组合条件下,实测日 GPP 与模拟日 GPP 两者的相关关系更 显著,R2 为 0.95,模型模拟结果与实测结果有较高的一致性。由于模型自身的模拟简化, 模拟输出尺度及通量观测尺度的不同,以及下垫面及植被空间的不均一性等因素的影响, 模型的模拟结果与实测数据之间必然存在一定差异。 图 4 模拟与实测日 GPP 对比 Fig.4 Comparison between modeled and observed daily GPP. : 最优参数组合模拟 GPP Modeled GPP under optima

6、l parameter; : 缺省参数组合模拟 GPP Modeled GPP under default parameter ; : 实测 GPP Observed GPP. 下同 The same below. 图 5 模拟与实测日 GPP 线性回归分析 Fig.5 Regression analysis between modeled and observed daily GPP. 3 讨论 本研究中,由于未能获得实测半小时 GPP 数据,最优参数组合的验证指标选取了模拟 日 GPP 与实测日 GPP 的均方根误差, 若能获得半小时 GPP 数据, 本研究方法将更具说服力, 但本研究方法

7、依旧具有参考价值。 在 Vc max、Jmax 最优组合条件下,GPP 模拟值与实测值之间仍具有一定差异,造成差异 的原因有两点:一是除了 Vc max、Jmax 外,影响光合作用过程的其他植被生物生理参数优化 在本研究中未被考虑;二是从根本上分析,模型本身是对光合作用过程的简化,这必然会造 成模拟值与实测值之间的差异, 进一步减小差异则需要从机理上对现有模型进行改进, 增强 其对光合作用的模拟能力,这是本研究未来的主要研究方向。 叶子是植被进行光合作用及蒸腾作用的主要器官, 叶面积的大小直接影响植被的碳水循 环过程, 逐日的叶面积指数是众多碳水循环模型中必不可少的驱动数据, 叶面积指数的获取

8、 质量直接影响模型的模拟效果,如何动态地准确地直接监测区域 LAI 的变化是本研究有待 改进的关键技术问题。 参考文献 1Li S-H (李世华, Niu Z (牛 铮, Li B-C (李壁成. Study on remote sensing process model of vegetation NPP. Research of Soil and Water Conservation (水土保持研究, 2005, 12(3: 126-128 (in Chinese 2Potter CS, Randerson JT, Field CB, et al. Terrestrial ecosyste

9、m production: A process model based on global satellite and surface data. Global Biogeochemical Cycles, 1993, 7: 811-841 3Chen WJ, Chen J, Liu J, et al. Approaches for reducing uncertainties in regional forest carbon balance. Global Biogeochemical Cycles, 2000, 14: 827-838 4Liu J, Chen JM, Cihlar J,

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