植被冠层叶绿素荧光与光合速率多尺度耦合特征及其影响因子
发布时间：2021-11-21 18:29
植物光合作用所提供的物质和能量是人类赖以生存的关键因素,而日光诱导叶绿素荧光（solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF）是植物光合作用的副产品,与光合作用关系密切,研究SIF及其与GPP之间的关系对于深入理解光合作用机制有着重要的意义。由于SIF与植被总初级生产力（gross primary production,GPP）之间的关系会受到环境条件、冠层结构、植被生理生化参数、植被生长阶段、植物功能类型等因素影响,因此导致了SIF-GPP之间耦合关系的复杂性。本文通过开展不同生态系统的野外近地面植被冠层高频SIF遥感与涡度相关协同观测,获取了SIF高频观测数据,结合相应气象和涡度通量等观测数据,阐明了SIF-GPP关系多时间尺度耦合规律,分析了不同生态系统的SIF-GPP关系的异同,并进一步厘清了冠层结构和环境条件对于SIF-GPP关系的影响特征。在此基础上,提出了如何校正、减轻这些影响的方法。主要研究结果和结论如下:（1）不同时间尺度SIF和GPP耦合关系变化规律。SIF-GPP耦合关系在不同时间尺度存在差异,在日尺度和8天尺度上,SIF-G...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
总体技术路线图
硕士学位论文近地面观测叶绿素荧光与光合速率关系和影响因子22图2.1一个观测循环得到的太阳入射辐照度、冠层反射辐亮度以及表观反射率。灰色阴影区域所包含的波段是用来反演荧光的窗口波段（757-768nm）。Figure2.1Irradiance,radianceandapparentreflectanceacquiredwithinasinglesandwich-measurementcircleofFluoSpec2systematabout11:30am,July25th,2017.Thespectrarangewithinthegrayedshadow(757-768nm)coveringtheoxygenabsorptionband(O2-A,centeredaround760nm)wasusedforSIFretrieval.2.2.2数据采集流程与质量控制本次实验使用了“三明治测法”来减小太阳光照条件变化（如云等）对光谱数据采集的影响。系统内光谱仪首先收集入射太阳辐照度Eg1，然后TTL电子开关切换到测量地物反射太阳辐射的光路，自动优化积分时间再测量地物反射辐亮度Ls，最后TTL开关再次切换回到太阳入射辐射通道，测量太阳入射太阳辐照度Eg2。这表示了一个观测循环过程，平均大概持续2分钟（图2.2）。如果Eg1和Eg2之间存在由云导致的明显差异（比如，观测Eg1时没云而观测Eg2时有云；反之亦然），则这一组数据将会被舍弃。
近地面观测叶绿素荧光与光合速率关系和影响因子硕士学位论文23图2.2商丘FluoSpec2光谱观测系统的数据采集流程图Figure2.2FlowchartofthedatacollectionroutinesimplementedintheFluoSpec2systematShangqiuSite.本研究用一个专门的数据采集程序来实现这个三明治测量法。在每一次测量之前均自动积分时间来避免光谱信号饱和并最大化信噪比。同时，所有测量过程都同时记录了相应通道的暗电流信息，用于数据暗噪声校正。在数据分析之前，我们进行了数据质量控制。用于质量控制的标准和相应的阈值如表2.3所示，关于质量控制详细内容可参考Cogliati等的文章(2015)：表2.3光谱数据预处理用到的质量控制标准和阈值Table2.3Dataqualitycontrolcriteriaandcorrespondingthresholdsusedindatapreprocessing.质量控制标准公式阈值太阳天顶角solarzenithangle,SZA<60°光谱饱和max(DN)<200000天气条件稳定性abs(Eg1-Eg2)*100/Eg1<0.1地物反射率Ls*/((Eg1+Eg2)/2)<1信噪比DN/DC>30
【参考文献】：
期刊论文
[1]日光诱导叶绿素荧光遥感反演及碳循环应用进展[J]. 章钊颖,王松寒,邱博,宋练,张永光. 遥感学报. 2019(01)
[2]Retrieval of global terrestrial solar-induced chlorophyll fluorescence from TanSat satellite[J]. Shanshan Du,Liangyun Liu,Xinjie Liu,Xiao Zhang,Xingying Zhang,Yanmeng Bi,Lianchong Zhang. Science Bulletin. 2018(22)
[3]利用夫琅和费暗线探测自然光条件下的植被光合作用荧光研究[J]. 刘良云,张永江,王纪华,赵春江. 遥感学报. 2006(01)
本文编号：3510014
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
总体技术路线图
硕士学位论文近地面观测叶绿素荧光与光合速率关系和影响因子22图2.1一个观测循环得到的太阳入射辐照度、冠层反射辐亮度以及表观反射率。灰色阴影区域所包含的波段是用来反演荧光的窗口波段（757-768nm）。Figure2.1Irradiance,radianceandapparentreflectanceacquiredwithinasinglesandwich-measurementcircleofFluoSpec2systematabout11:30am,July25th,2017.Thespectrarangewithinthegrayedshadow(757-768nm)coveringtheoxygenabsorptionband(O2-A,centeredaround760nm)wasusedforSIFretrieval.2.2.2数据采集流程与质量控制本次实验使用了“三明治测法”来减小太阳光照条件变化（如云等）对光谱数据采集的影响。系统内光谱仪首先收集入射太阳辐照度Eg1，然后TTL电子开关切换到测量地物反射太阳辐射的光路，自动优化积分时间再测量地物反射辐亮度Ls，最后TTL开关再次切换回到太阳入射辐射通道，测量太阳入射太阳辐照度Eg2。这表示了一个观测循环过程，平均大概持续2分钟（图2.2）。如果Eg1和Eg2之间存在由云导致的明显差异（比如，观测Eg1时没云而观测Eg2时有云；反之亦然），则这一组数据将会被舍弃。
近地面观测叶绿素荧光与光合速率关系和影响因子硕士学位论文23图2.2商丘FluoSpec2光谱观测系统的数据采集流程图Figure2.2FlowchartofthedatacollectionroutinesimplementedintheFluoSpec2systematShangqiuSite.本研究用一个专门的数据采集程序来实现这个三明治测量法。在每一次测量之前均自动积分时间来避免光谱信号饱和并最大化信噪比。同时，所有测量过程都同时记录了相应通道的暗电流信息，用于数据暗噪声校正。在数据分析之前，我们进行了数据质量控制。用于质量控制的标准和相应的阈值如表2.3所示，关于质量控制详细内容可参考Cogliati等的文章(2015)：表2.3光谱数据预处理用到的质量控制标准和阈值Table2.3Dataqualitycontrolcriteriaandcorrespondingthresholdsusedindatapreprocessing.质量控制标准公式阈值太阳天顶角solarzenithangle,SZA<60°光谱饱和max(DN)<200000天气条件稳定性abs(Eg1-Eg2)*100/Eg1<0.1地物反射率Ls*/((Eg1+Eg2)/2)<1信噪比DN/DC>30
【参考文献】：
期刊论文
[1]日光诱导叶绿素荧光遥感反演及碳循环应用进展[J]. 章钊颖,王松寒,邱博,宋练,张永光. 遥感学报. 2019(01)
[2]Retrieval of global terrestrial solar-induced chlorophyll fluorescence from TanSat satellite[J]. Shanshan Du,Liangyun Liu,Xinjie Liu,Xiao Zhang,Xingying Zhang,Yanmeng Bi,Lianchong Zhang. Science Bulletin. 2018(22)
[3]利用夫琅和费暗线探测自然光条件下的植被光合作用荧光研究[J]. 刘良云,张永江,王纪华,赵春江. 遥感学报. 2006(01)
本文编号：3510014
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3510014.html
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