基于涡度相关的农田碳通量及固碳能力遥感监测

发布时间：2017-04-27 19:18

  本文关键词：基于涡度相关的农田碳通量及固碳能力遥感监测，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文所用数据来自黑河大满灌区和张掖灌区农田生态系统内四套涡度相关仪和配套的气象观测站点,由黑河计划数据管理中心提供,隶属于黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合实验数据集(HiWATER),在对通量和气象数据的预处理的前提下,得到完整可靠的CO2通量和配套的气象观测数据,计算四个站点的二氧化碳通量(Fc)、净生态系统交换量(NEE)、总初级生产力(GPP),分析它们的动态变化特征。从MODIS影像中提取植被指数信息,分别与GPP进行相关性分析,以探讨GPP的可靠性,并且根据已有的观测数据和公式构建光能利用率模型,估算GPP,与实测GPP进行回归分析。研究结果表明:(1)在研究区内,整个生长季Fc的波动范围为-2.78-0.60mg·m-2·s-1,最小Fc出现在7月中下旬;整个生长期月平均Fc表现为“U”型曲线,在13时左右达到峰值-1.91mg·m-2·s-1。夜间生态系统的碳通量与地表温度呈显著的指数关系,土壤温度是其主要影响因素;整个生长期的NEE最大碳吸收量出现在7月21日,可达到16.04gC·m-2·d-1,极个别与临近趋势不同的值,是由高温季节的强降雨天气导致;最终得到的生长季GPP在7月中旬达到最高17.74gC·m-2·d-1。四个站点生长期的GPP累积量分别是914.68gC·m-2、937.03gC·m-2、984.18gC·m-2、1002.20gC·m-2。(2)实测数据GPP与遥感提取数据建立关系模型,最大R2=0.91;GPP与LAI*VI的回归方程决定系数达到0.91;光能利用率模型(LUE)估算的GPP-LUE与实测数据计算的GPP决定系数达到0.93,结果证明本文构建的光能利用率模型在估算玉米生态系统GPP方面具有较高的可行性和适用性。
【关键词】：遥感 CO_2通量 玉米生态系统 净生态系统碳交换量 总初级生产力
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S181;S127
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 研究目标与技术路线12-15
• 1.3.1 研究目标12
• 1.3.2 研究内容12-13
• 1.3.3 技术路线13-15
• 2 研究区概况与数据预处理15-23
• 2.1 研究区域概况15
• 2.2 数据观测和采集15-16
• 2.3 气象数据预处理16-17
• 2.4 CO_2通量(Fc)数据处理17-21
• 2.4.1 夜间数据插补和方法17-20
• 2.4.2 白天数据插补和方法20-21
• 2.5 本章小结21-23
• 3 农田生态系统碳通量的时空动态23-29
• 3.1 Fc的动态变化特征23-24
• 3.2 NEE的动态变化特征24-25
• 3.2.1 NEE的估算方法24
• 3.2.2 NEE的动态变化特征24-25
• 3.3 GPP的动态变化特征25-27
• 3.3.1 GPP的估算方法25
• 3.3.2 GPP的动态变化特征25-27
• 3.4 本章小结27-29
• 4 基于多光谱与碳通量的GPP遥感估算29-45
• 4.1 基于光能利用率模型的GPP估算基本原理29-30
• 4.2 数据准备和处理30-31
• 4.2.1 数据的选取30-31
• 4.2.2 数据处理31
• 4.3 EC站点遥感信息提取31-32
• 4.4 基于叶绿素含量相关的植被指数与GPP估算模型构建32-34
• 4.5 基于LAI和植被指数的GPP估算模型构建34-37
• 4.5.1 基于MODIS LAI数据产品和植被指数的GPP估算模型构建34-35
• 4.5.2 基于叶面积指数反演模型的LAI和植被指数与GPP的估算模型构建35-37
• 4.6 改进的CASA模型与涡度观测数据的GPP估算模型37-43
• 4.6.1 模型构建37
• 4.6.2 APAR的估算37-39
• 4.6.3 光能利用率的估算39-41
• 4.6.4 模型结果分析41-43
• 4.7 本章小结43-45
• 5 总结与展望45-47
• 5.1 主要研究工作及结论45-46
• 5.2 存在的问题及展望46-47
• 参考文献47-53
• 作者简历53-55
• 学位论文数据集55

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本文编号：331279