竹林MODIS LAI时间序列同化及在碳通量模拟中的应用研究
发布时间：2021-11-21 23:43
亚热带森林在全球碳循环及碳汇功能中发挥着重要的作用,挑战了过去普遍认定欧美温带森林是主要碳汇功能区的传统认识。竹林是我国亚热带森林生态系统的重要组成成分,对大气中的CO2具有较强的固定能力,竹林及其碳汇功能在全球气候变化中的作用越来越受到人们的重视。叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）是陆地植被极其重要的参数之一,它与植物的光合作用、蒸腾作用、水分利用以及生态系统生产力的形成都有密切关系,并常作为陆地生态系统碳水循环、能量交换研究的指标。通过遥感技术获取植被LAI及其时间序列变化,驱动生态系统碳循环模型,实现碳循环过程的时空模拟,反映区域甚至全球尺度碳收支的空间分布及演变趋势,一直是森林生态系统碳循环估算的热点及未来重要方向。然而,由于受云层的覆盖、气溶胶、雪覆盖、传感器故障等因素影响,现有诸多基于卫星遥感数据的LAI产品噪声大、精度较低且在时间序列上波动较大,不能很好地反映植物生长过程的连续性,从而制约了LAI产品的应用。因此,获取高精度LAI时间序列对研究森林生态系统碳循环特征十分重要。本研究将以浙江省竹林为研究对象,在竹林遥感信息提取的基础上...
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
图 2.1 研究区示意图Figure 2.1 Sketch map of study area2.1.2 气候概况浙江省地处亚热带中部，属典型的亚热带季风气候区，夏季受太平洋副热带高压控制，以东南风为主，高温多雨湿热，空气湿润。冬季受北方蒙古高压控制，以晴冷、干燥天气为主，盛行西北风，光照充裕，低温少雨。浙江省气候温和湿润，四季分明。安吉县属于亚热带季风气候，四季分明，雨热同期，1 月平均气温 2.5℃，7 月平均气温 27.8℃，年均降雨量为 1400mm，年均日照时数 2021.5h。降水量自北向南增加，以春雨、梅雨、台风雨为主，七、八月间有伏旱；以西北风和东南风为主，一般夏季为东南风，冬季季节为北风或西北风。临安市属亚热带季风气候，光照充裕，雨量充沛，温暖湿润，四季分明。年平均气温 16℃，年降水量 1700mm 以上，年均日照时数 1834.1h。
方位角随机分布，相对视场角足够小，在空间上呈随机非聚集分布和不透光的假设条件的 Beer-Lambert 定理来计算植被的 LAI。LAI 验证数据是在两个通量塔站点，用 WinSCANOPY2009a 冠层分析仪的鱼眼镜头在每一个通量站点拍摄图像带回实验室，然后，用 WinSCANOPY2009a 自带的计算机分析软件对获取的图像进行数字化处理，得到的 LAI 作为实地测量值。通量塔站点大约每月观测一次，每次观测时，分别在通量塔中心及 1000m 范围内设置的5 个固定样地，用 WinSCANOPY2009a 获取冠层影像，并用其自带的分析软件进行相关处理。本研究采用 LAI(2000G)-LogCI 算法来计算样点的 LAI[86]，最后取 5 个样地的平均值作为本次 LAI 的实际观测结果。此外，为了保证测量 LAI 的精确度，避免太阳辐射在影像上形成光斑，造成植被叶片透光与天空区域相混淆，冠层 LAI影像的拍摄时间一般选在天气晴朗、无积云和大气能见度好的早上 6:00-10:00 和下午 15:00-17:50 时间段。毛竹林从 2014 年春季开始测量一直到 2015 年末，因通量观测站建设时间问题，雷竹林主要从 2014 年冬季开始一直到 2015 年末。图 2.3 是毛竹林和雷竹林冠层 LAI 分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于东北温带落叶阔叶林通量数据的BEPS模型参数优化[J]. 卢伟,范文义,田甜. 应用生态学报. 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]中国陆地生态系统固碳效应——中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”之生态系统固碳任务群研究进展[J]. 方精云,于贵瑞,任小波,刘国华,赵新全. 中国科学院院刊. 2015(06)
[4]基于小波变换的毛竹叶片净光合速率高光谱遥感反演[J]. 孙少波,杜华强,李平衡,周国模,徐小军,高国龙,李雪建. 应用生态学报. 2016(01)
[5]联合HJ-1/CCD和Landsat 8/OLI数据反演黑河中游叶面积指数[J]. 赵静,李静,柳钦火,范闻捷,曾也鲁,徐保东,尹高飞. 遥感学报. 2015(05)
[6]安吉毛竹林碳水通量及水分利用效率的日动态研究[J]. 刘玉莉,江洪,陈健,孙成,张金梦,牛晓栋. 生态科学. 2015(04)
[7]毛竹林总初级生产力年际变化及其驱动因素——以安吉县为例[J]. 徐小军,周国模,杜华强,孙少波,高国龙. 生态学报. 2016(06)
[8]呼伦贝尔草甸草原MODIS/LAI产品验证[J]. 李振旺,唐欢,吴琼,张保辉,辛晓平,杨桂霞. 遥感技术与应用. 2015(03)
[9]基于四维变分和集合卡尔曼滤波同化方法的冬小麦单产估测[J]. 解毅,王鹏新,刘峻明,李俐. 农业工程学报. 2015(01)
[10]竹子生理可塑性的环境胁迫效应研究进展[J]. 刘玉芳,陈双林,李迎春,郭子武,杨清平. 浙江农林大学学报. 2014(03)
硕士论文
[1]面向对象的毛竹林分布遥感信息提取及调查因子估算[D]. 孙晓艳.浙江农林大学 2014
[2]遥感数据与两叶光能利用率模型同化的总初级生产力模拟[D]. 何明珠.南京大学 2013
[3]基于LANDSAT TM影像毛竹林地上部分碳储量估算研究[D]. 徐小军.浙江林学院 2009
本文编号：3510490
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
图 2.1 研究区示意图Figure 2.1 Sketch map of study area2.1.2 气候概况浙江省地处亚热带中部，属典型的亚热带季风气候区，夏季受太平洋副热带高压控制，以东南风为主，高温多雨湿热，空气湿润。冬季受北方蒙古高压控制，以晴冷、干燥天气为主，盛行西北风，光照充裕，低温少雨。浙江省气候温和湿润，四季分明。安吉县属于亚热带季风气候，四季分明，雨热同期，1 月平均气温 2.5℃，7 月平均气温 27.8℃，年均降雨量为 1400mm，年均日照时数 2021.5h。降水量自北向南增加，以春雨、梅雨、台风雨为主，七、八月间有伏旱；以西北风和东南风为主，一般夏季为东南风，冬季季节为北风或西北风。临安市属亚热带季风气候，光照充裕，雨量充沛，温暖湿润，四季分明。年平均气温 16℃，年降水量 1700mm 以上，年均日照时数 1834.1h。
方位角随机分布，相对视场角足够小，在空间上呈随机非聚集分布和不透光的假设条件的 Beer-Lambert 定理来计算植被的 LAI。LAI 验证数据是在两个通量塔站点，用 WinSCANOPY2009a 冠层分析仪的鱼眼镜头在每一个通量站点拍摄图像带回实验室，然后，用 WinSCANOPY2009a 自带的计算机分析软件对获取的图像进行数字化处理，得到的 LAI 作为实地测量值。通量塔站点大约每月观测一次，每次观测时，分别在通量塔中心及 1000m 范围内设置的5 个固定样地，用 WinSCANOPY2009a 获取冠层影像，并用其自带的分析软件进行相关处理。本研究采用 LAI(2000G)-LogCI 算法来计算样点的 LAI[86]，最后取 5 个样地的平均值作为本次 LAI 的实际观测结果。此外，为了保证测量 LAI 的精确度，避免太阳辐射在影像上形成光斑，造成植被叶片透光与天空区域相混淆，冠层 LAI影像的拍摄时间一般选在天气晴朗、无积云和大气能见度好的早上 6:00-10:00 和下午 15:00-17:50 时间段。毛竹林从 2014 年春季开始测量一直到 2015 年末，因通量观测站建设时间问题，雷竹林主要从 2014 年冬季开始一直到 2015 年末。图 2.3 是毛竹林和雷竹林冠层 LAI 分析。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于东北温带落叶阔叶林通量数据的BEPS模型参数优化[J]. 卢伟,范文义,田甜. 应用生态学报. 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]中国陆地生态系统固碳效应——中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”之生态系统固碳任务群研究进展[J]. 方精云,于贵瑞,任小波,刘国华,赵新全. 中国科学院院刊. 2015(06)
[4]基于小波变换的毛竹叶片净光合速率高光谱遥感反演[J]. 孙少波,杜华强,李平衡,周国模,徐小军,高国龙,李雪建. 应用生态学报. 2016(01)
[5]联合HJ-1/CCD和Landsat 8/OLI数据反演黑河中游叶面积指数[J]. 赵静,李静,柳钦火,范闻捷,曾也鲁,徐保东,尹高飞. 遥感学报. 2015(05)
[6]安吉毛竹林碳水通量及水分利用效率的日动态研究[J]. 刘玉莉,江洪,陈健,孙成,张金梦,牛晓栋. 生态科学. 2015(04)
[7]毛竹林总初级生产力年际变化及其驱动因素——以安吉县为例[J]. 徐小军,周国模,杜华强,孙少波,高国龙. 生态学报. 2016(06)
[8]呼伦贝尔草甸草原MODIS/LAI产品验证[J]. 李振旺,唐欢,吴琼,张保辉,辛晓平,杨桂霞. 遥感技术与应用. 2015(03)
[9]基于四维变分和集合卡尔曼滤波同化方法的冬小麦单产估测[J]. 解毅,王鹏新,刘峻明,李俐. 农业工程学报. 2015(01)
[10]竹子生理可塑性的环境胁迫效应研究进展[J]. 刘玉芳,陈双林,李迎春,郭子武,杨清平. 浙江农林大学学报. 2014(03)
硕士论文
[1]面向对象的毛竹林分布遥感信息提取及调查因子估算[D]. 孙晓艳.浙江农林大学 2014
[2]遥感数据与两叶光能利用率模型同化的总初级生产力模拟[D]. 何明珠.南京大学 2013
[3]基于LANDSAT TM影像毛竹林地上部分碳储量估算研究[D]. 徐小军.浙江林学院 2009
本文编号：3510490
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