论文部分内容阅读
陆地生态系统碳循环研究是预测气候变化、管理自然资源及调节全球变暖进程的基础，是全球变化和区域可持续发展研究中的关键问题之一。由于碳通量的观测和模拟存在局限性，陆地生态系统碳通量格局的估算具有很大的不确定性。本研究基于模型数据融合技术，初步构建了碳循环研究的不确定性分析框架;并以我国亚热带人工针叶林和温带针阔混交林作为典型生态系统，青藏高原高寒草地作为典型区域，将不确定性分析框架应用于站点尺度和区域尺度的碳通量模拟研究中，分析了站点尺度和区域尺度碳通量模拟的不确定性及其来源。由于区域尺度碳通量模拟需要辐射要素时空数据作为驱动，因此我们研究了主要辐射要素的估算方法，并生成了全国主要辐射要素的空间化数据;鉴于太阳辐射的散射组分对陆地生态系统碳循环的重要作用，我们分析了散射辐射和散射光合有效辐射的时空变化特征;并在区域尺度碳通量模拟研究中改进模型，考虑散射辐射对生态系统光能利用率的影响，以更准确地模拟区域尺度碳通量。主要研究结论如下: (1)1981-2010年散射辐射和散射光合有效辐射多年平均值的空间格局存在明显的异质性，总体上北部较低，南部和西部较高。全国范围内散射辐射和散射光合有效辐射多年平均值为2476.98MJ m-2yr-1和12.85 mol m-2d-1。近30年散射辐射和散射光合有效辐射年均值均表现出明显的上升趋势，升幅分别为7.03 MJ m-2yr-1/10a和0.03 mol m-2 d-1/10a。但前10年下降趋势明显，且1982、1983、1991和1992年有明显异常，可能是由El Chinchon和Pinatubo火山爆发引起的。 (2)千烟洲亚热带人工针叶林(QYZ)和长白山温带针阔混交林(CBS)的净生态系统碳交换量(NEE)模拟值的不确定性（定义为变异系数）分别为61.0％和50.8％，总初级生产力(GPP)为20.6％和22.4％，生态系统呼吸(RE)为12.7％和21.3％，生态系统蒸散(ET)为14.2％和10.0％，生态系统蒸腾(T)为19.9％和19.5％;最大净CO2同化速率（Amax）和比叶重(SLW)这两个参数在两个森林站点的碳水通量模拟中扮演重要角色，它们的不确定性对碳水通量模拟的不确定性贡献最大。两个站点主要不同之处在于QYZ站参数交互作用的不确定性贡献较小，而CBS站存在交互作用不确定性贡献相对较大的参数。 (3)考虑散射辐射对光能利用率(LUE)的影响后，青藏高原高寒草地GPP模拟效果得到提升;2003-2008年青藏高原高寒草地GPP模拟值的空间分布有较大的空间异质性，呈现东南部较大，西北部较小的空间格局，所有栅格GPP多年平均值为341.7 gC m-2yr-1。GPP模拟值不确定性的空间分布格局与GPP模拟值的空间格局相反，所有像素平均不确定性为8.66％;且增强型植被指数(EVI)和光合有效辐射(PAR)两个变量的不确定性就贡献了GPP模拟值不确定性的60％以上;相对于最大LUE参数，驱动数据的不确定性对模型模拟不确定性的贡献更大。