竹林MODIS LAI時(shí)間序列同化及在碳通量模擬中的應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間:2021-11-21 23:43
亞熱帶森林在全球碳循環(huán)及碳匯功能中發(fā)揮著重要的作用,挑戰(zhàn)了過(guò)去普遍認(rèn)定歐美溫帶森林是主要碳匯功能區(qū)的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。竹林是我國(guó)亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分,對(duì)大氣中的CO2具有較強(qiáng)的固定能力,竹林及其碳匯功能在全球氣候變化中的作用越來(lái)越受到人們的重視。葉面積指數(shù)(Leaf Area Index,LAI)是陸地植被極其重要的參數(shù)之一,它與植物的光合作用、蒸騰作用、水分利用以及生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的形成都有密切關(guān)系,并常作為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)、能量交換研究的指標(biāo)。通過(guò)遙感技術(shù)獲取植被LAI及其時(shí)間序列變化,驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型,實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)過(guò)程的時(shí)空模擬,反映區(qū)域甚至全球尺度碳收支的空間分布及演變趨勢(shì),一直是森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)估算的熱點(diǎn)及未來(lái)重要方向。然而,由于受云層的覆蓋、氣溶膠、雪覆蓋、傳感器故障等因素影響,現(xiàn)有諸多基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的LAI產(chǎn)品噪聲大、精度較低且在時(shí)間序列上波動(dòng)較大,不能很好地反映植物生長(zhǎng)過(guò)程的連續(xù)性,從而制約了LAI產(chǎn)品的應(yīng)用。因此,獲取高精度LAI時(shí)間序列對(duì)研究森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)特征十分重要。本研究將以浙江省竹林為研究對(duì)象,在竹林遙感信息提取的基礎(chǔ)上...
【文章來(lái)源】:浙江農(nóng)林大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】:93 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
技術(shù)路線圖
圖 2.1 研究區(qū)示意圖Figure 2.1 Sketch map of study area2.1.2 氣候概況浙江省地處亞熱帶中部,屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),夏季受太平洋副熱帶高壓控制,以東南風(fēng)為主,高溫多雨濕熱,空氣濕潤(rùn)。冬季受北方蒙古高壓控制,以晴冷、干燥天氣為主,盛行西北風(fēng),光照充裕,低溫少雨。浙江省氣候溫和濕潤(rùn),四季分明。安吉縣屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,四季分明,雨熱同期,1 月平均氣溫 2.5℃,7 月平均氣溫 27.8℃,年均降雨量為 1400mm,年均日照時(shí)數(shù) 2021.5h。降水量自北向南增加,以春雨、梅雨、臺(tái)風(fēng)雨為主,七、八月間有伏旱;以西北風(fēng)和東南風(fēng)為主,一般夏季為東南風(fēng),冬季季節(jié)為北風(fēng)或西北風(fēng)。臨安市屬亞熱帶季風(fēng)氣候,光照充裕,雨量充沛,溫暖濕潤(rùn),四季分明。年平均氣溫 16℃,年降水量 1700mm 以上,年均日照時(shí)數(shù) 1834.1h。
方位角隨機(jī)分布,相對(duì)視場(chǎng)角足夠小,在空間上呈隨機(jī)非聚集分布和不透光的假設(shè)條件的 Beer-Lambert 定理來(lái)計(jì)算植被的 LAI。LAI 驗(yàn)證數(shù)據(jù)是在兩個(gè)通量塔站點(diǎn),用 WinSCANOPY2009a 冠層分析儀的魚(yú)眼鏡頭在每一個(gè)通量站點(diǎn)拍攝圖像帶回實(shí)驗(yàn)室,然后,用 WinSCANOPY2009a 自帶的計(jì)算機(jī)分析軟件對(duì)獲取的圖像進(jìn)行數(shù)字化處理,得到的 LAI 作為實(shí)地測(cè)量值。通量塔站點(diǎn)大約每月觀測(cè)一次,每次觀測(cè)時(shí),分別在通量塔中心及 1000m 范圍內(nèi)設(shè)置的5 個(gè)固定樣地,用 WinSCANOPY2009a 獲取冠層影像,并用其自帶的分析軟件進(jìn)行相關(guān)處理。本研究采用 LAI(2000G)-LogCI 算法來(lái)計(jì)算樣點(diǎn)的 LAI[86],最后取 5 個(gè)樣地的平均值作為本次 LAI 的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果。此外,為了保證測(cè)量 LAI 的精確度,避免太陽(yáng)輻射在影像上形成光斑,造成植被葉片透光與天空區(qū)域相混淆,冠層 LAI影像的拍攝時(shí)間一般選在天氣晴朗、無(wú)積云和大氣能見(jiàn)度好的早上 6:00-10:00 和下午 15:00-17:50 時(shí)間段。毛竹林從 2014 年春季開(kāi)始測(cè)量一直到 2015 年末,因通量觀測(cè)站建設(shè)時(shí)間問(wèn)題,雷竹林主要從 2014 年冬季開(kāi)始一直到 2015 年末。圖 2.3 是毛竹林和雷竹林冠層 LAI 分析。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于東北溫帶落葉闊葉林通量數(shù)據(jù)的BEPS模型參數(shù)優(yōu)化[J]. 盧偉,范文義,田甜. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(05)
[2]Integrating a model with remote sensing observations by a data assimilation approach to improve the model simulation accuracy of carbon flux and evapotranspiration at two flux sites[J]. ZHANG TingLong,SUN Rui,PENG ChangHui,ZHOU GuoYi,WANG ChunLing,ZHU QiuAn,YANG YanZheng. Science China(Earth Sciences). 2016(02)
[3]中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳效應(yīng)——中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)“應(yīng)對(duì)氣候變化的碳收支認(rèn)證及相關(guān)問(wèn)題”之生態(tài)系統(tǒng)固碳任務(wù)群研究進(jìn)展[J]. 方精云,于貴瑞,任小波,劉國(guó)華,趙新全. 中國(guó)科學(xué)院院刊. 2015(06)
[4]基于小波變換的毛竹葉片凈光合速率高光譜遙感反演[J]. 孫少波,杜華強(qiáng),李平衡,周?chē)?guó)模,徐小軍,高國(guó)龍,李雪建. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(01)
[5]聯(lián)合HJ-1/CCD和Landsat 8/OLI數(shù)據(jù)反演黑河中游葉面積指數(shù)[J]. 趙靜,李靜,柳欽火,范聞捷,曾也魯,徐保東,尹高飛. 遙感學(xué)報(bào). 2015(05)
[6]安吉毛竹林碳水通量及水分利用效率的日動(dòng)態(tài)研究[J]. 劉玉莉,江洪,陳健,孫成,張金夢(mèng),牛曉棟. 生態(tài)科學(xué). 2015(04)
[7]毛竹林總初級(jí)生產(chǎn)力年際變化及其驅(qū)動(dòng)因素——以安吉縣為例[J]. 徐小軍,周?chē)?guó)模,杜華強(qiáng),孫少波,高國(guó)龍. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(06)
[8]呼倫貝爾草甸草原MODIS/LAI產(chǎn)品驗(yàn)證[J]. 李振旺,唐歡,吳瓊,張保輝,辛?xí)云?楊桂霞. 遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2015(03)
[9]基于四維變分和集合卡爾曼濾波同化方法的冬小麥單產(chǎn)估測(cè)[J]. 解毅,王鵬新,劉峻明,李俐. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(01)
[10]竹子生理可塑性的環(huán)境脅迫效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 劉玉芳,陳雙林,李迎春,郭子武,楊清平. 浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)
碩士論文
[1]面向?qū)ο蟮拿窳址植歼b感信息提取及調(diào)查因子估算[D]. 孫曉艷.浙江農(nóng)林大學(xué) 2014
[2]遙感數(shù)據(jù)與兩葉光能利用率模型同化的總初級(jí)生產(chǎn)力模擬[D]. 何明珠.南京大學(xué) 2013
[3]基于LANDSAT TM影像毛竹林地上部分碳儲(chǔ)量估算研究[D]. 徐小軍.浙江林學(xué)院 2009
本文編號(hào):3510490
【文章來(lái)源】:浙江農(nóng)林大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】:93 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
技術(shù)路線圖
圖 2.1 研究區(qū)示意圖Figure 2.1 Sketch map of study area2.1.2 氣候概況浙江省地處亞熱帶中部,屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),夏季受太平洋副熱帶高壓控制,以東南風(fēng)為主,高溫多雨濕熱,空氣濕潤(rùn)。冬季受北方蒙古高壓控制,以晴冷、干燥天氣為主,盛行西北風(fēng),光照充裕,低溫少雨。浙江省氣候溫和濕潤(rùn),四季分明。安吉縣屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,四季分明,雨熱同期,1 月平均氣溫 2.5℃,7 月平均氣溫 27.8℃,年均降雨量為 1400mm,年均日照時(shí)數(shù) 2021.5h。降水量自北向南增加,以春雨、梅雨、臺(tái)風(fēng)雨為主,七、八月間有伏旱;以西北風(fēng)和東南風(fēng)為主,一般夏季為東南風(fēng),冬季季節(jié)為北風(fēng)或西北風(fēng)。臨安市屬亞熱帶季風(fēng)氣候,光照充裕,雨量充沛,溫暖濕潤(rùn),四季分明。年平均氣溫 16℃,年降水量 1700mm 以上,年均日照時(shí)數(shù) 1834.1h。
方位角隨機(jī)分布,相對(duì)視場(chǎng)角足夠小,在空間上呈隨機(jī)非聚集分布和不透光的假設(shè)條件的 Beer-Lambert 定理來(lái)計(jì)算植被的 LAI。LAI 驗(yàn)證數(shù)據(jù)是在兩個(gè)通量塔站點(diǎn),用 WinSCANOPY2009a 冠層分析儀的魚(yú)眼鏡頭在每一個(gè)通量站點(diǎn)拍攝圖像帶回實(shí)驗(yàn)室,然后,用 WinSCANOPY2009a 自帶的計(jì)算機(jī)分析軟件對(duì)獲取的圖像進(jìn)行數(shù)字化處理,得到的 LAI 作為實(shí)地測(cè)量值。通量塔站點(diǎn)大約每月觀測(cè)一次,每次觀測(cè)時(shí),分別在通量塔中心及 1000m 范圍內(nèi)設(shè)置的5 個(gè)固定樣地,用 WinSCANOPY2009a 獲取冠層影像,并用其自帶的分析軟件進(jìn)行相關(guān)處理。本研究采用 LAI(2000G)-LogCI 算法來(lái)計(jì)算樣點(diǎn)的 LAI[86],最后取 5 個(gè)樣地的平均值作為本次 LAI 的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果。此外,為了保證測(cè)量 LAI 的精確度,避免太陽(yáng)輻射在影像上形成光斑,造成植被葉片透光與天空區(qū)域相混淆,冠層 LAI影像的拍攝時(shí)間一般選在天氣晴朗、無(wú)積云和大氣能見(jiàn)度好的早上 6:00-10:00 和下午 15:00-17:50 時(shí)間段。毛竹林從 2014 年春季開(kāi)始測(cè)量一直到 2015 年末,因通量觀測(cè)站建設(shè)時(shí)間問(wèn)題,雷竹林主要從 2014 年冬季開(kāi)始一直到 2015 年末。圖 2.3 是毛竹林和雷竹林冠層 LAI 分析。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于東北溫帶落葉闊葉林通量數(shù)據(jù)的BEPS模型參數(shù)優(yōu)化[J]. 盧偉,范文義,田甜. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(05)
[2]Integrating a model with remote sensing observations by a data assimilation approach to improve the model simulation accuracy of carbon flux and evapotranspiration at two flux sites[J]. ZHANG TingLong,SUN Rui,PENG ChangHui,ZHOU GuoYi,WANG ChunLing,ZHU QiuAn,YANG YanZheng. Science China(Earth Sciences). 2016(02)
[3]中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳效應(yīng)——中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)“應(yīng)對(duì)氣候變化的碳收支認(rèn)證及相關(guān)問(wèn)題”之生態(tài)系統(tǒng)固碳任務(wù)群研究進(jìn)展[J]. 方精云,于貴瑞,任小波,劉國(guó)華,趙新全. 中國(guó)科學(xué)院院刊. 2015(06)
[4]基于小波變換的毛竹葉片凈光合速率高光譜遙感反演[J]. 孫少波,杜華強(qiáng),李平衡,周?chē)?guó)模,徐小軍,高國(guó)龍,李雪建. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(01)
[5]聯(lián)合HJ-1/CCD和Landsat 8/OLI數(shù)據(jù)反演黑河中游葉面積指數(shù)[J]. 趙靜,李靜,柳欽火,范聞捷,曾也魯,徐保東,尹高飛. 遙感學(xué)報(bào). 2015(05)
[6]安吉毛竹林碳水通量及水分利用效率的日動(dòng)態(tài)研究[J]. 劉玉莉,江洪,陳健,孫成,張金夢(mèng),牛曉棟. 生態(tài)科學(xué). 2015(04)
[7]毛竹林總初級(jí)生產(chǎn)力年際變化及其驅(qū)動(dòng)因素——以安吉縣為例[J]. 徐小軍,周?chē)?guó)模,杜華強(qiáng),孫少波,高國(guó)龍. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(06)
[8]呼倫貝爾草甸草原MODIS/LAI產(chǎn)品驗(yàn)證[J]. 李振旺,唐歡,吳瓊,張保輝,辛?xí)云?楊桂霞. 遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2015(03)
[9]基于四維變分和集合卡爾曼濾波同化方法的冬小麥單產(chǎn)估測(cè)[J]. 解毅,王鵬新,劉峻明,李俐. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2015(01)
[10]竹子生理可塑性的環(huán)境脅迫效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 劉玉芳,陳雙林,李迎春,郭子武,楊清平. 浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)
碩士論文
[1]面向?qū)ο蟮拿窳址植歼b感信息提取及調(diào)查因子估算[D]. 孫曉艷.浙江農(nóng)林大學(xué) 2014
[2]遙感數(shù)據(jù)與兩葉光能利用率模型同化的總初級(jí)生產(chǎn)力模擬[D]. 何明珠.南京大學(xué) 2013
[3]基于LANDSAT TM影像毛竹林地上部分碳儲(chǔ)量估算研究[D]. 徐小軍.浙江林學(xué)院 2009
本文編號(hào):3510490
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