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冠层分层数对森林生态系统碳通量模拟精度的影响

乔延艳  
【摘要】:使用多层模型估算森林生态系统碳通量是全球气候变暖背景下的研究热点和难点,确定多层模型中最佳冠层分层数可提高模拟精度。本文采用净生态系统生产力(NEP)表示生态系统碳通量,以2003~2008年常规气象梯度观测数据为驱动数据,应用多层模型模拟了不同冠层分层数下长白山温带针阔混交林NEP,对比涡度相关通量观测数据,分析评价了不同冠层分层数对NEP模拟精度的影响,得出如下结论:1.模型在不同分层情况下均具有较好的NEP日变化再现能力,NEP模拟值白天为正值,夜间为负值。模型能够模拟出长白山针阔混交林生态系统NEP“单峰型”的日变化特征。2.随着冠层分层数的增加,模型解释NEP的能力随分层数增加呈先迅速增大再趋于平稳或略微增大的特点。在分层数为2、5、10、15时,2004年8月1-5日的模拟值可分别解释净生态系统生产力57.44%、86.49%、85.93%和85.49%的变化(p0.01),在7-8月份,当冠层分层数低于4层时,模型有NEP低估的倾向,且随着分层数的减少,低估倾向越严重;而在分层数多于6层时表现出高估倾向,分层数越多,高估倾向越严重。3.以均方根误差(RMSE)最小原则作为确定最佳冠层分层数的标准,在7-8月份,长白山温带针阔混交林森林生态系统使用多层模型模拟碳通量时的最佳分层数为4-7层。当冠层分层数低于最佳分层数时,模型会出现严重的NEP低估现象,而当冠层分层数高于最佳分层数时,NEP模拟值则会出现高估。4.在不同季节,多层模型的最佳分层数存在明显的差别。在生长季的初期和末期,最佳分层数约为2-3层,生长季的盛期为6-8层,其季节变化特征与叶面积指数的季节变化特征基本一致,二者之间存在指数相关关系(R2=0.9091,p0.01)。叶面积指数是制约最佳分层数的主要因素之一。


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