基于MODIS数据和光能利用率模型的中国陆地净初级生产力估算研究

【摘要】：基于光能利用率原理，在CASA模型的基础上，利用MODIS数据作为遥感数据输入源，本文建立了陆地净初级生产力的估算模型，实现了2001年中国陆地净初级生产力的模型估算。并对NPP的时空格局进行了分析。 主要内容包括： 1) 建立了中国陆地净初级生产力的光能利用率模型。 利用MODIS数据实现了中国全境陆地净初级生产力的估算。同时也估算了植被吸收的光合有效辐射(APAR)、植被光能转化率(ε)和植被光能利用率(LUE)。首次实现了遥感数据驱动的中国全境光能利用率LUE的估算。估算范围为中国全境，空间分辨率为1KM，时间分辨率为16天，包括2001年全部时相。 2) 比较了不同植被类型的APAR、ε和NPP。 利用1KM-MODIS数据实现了中国植被覆盖的遥感分类，根据NPP估算需要，将中国主要植被类型分为21类(包括7类森林、3类草地、2类灌丛、4类农田、3类荒漠，以及城镇用地和水体)。在此基础上，计算了中国主要植被类型的APAR、ε和NPP。比较了不同植被类型的APAR、ε和NPP，发现不同植被间APAR、ε和NPP差异显著，但ε的差别幅度远小于APAR和NPP。 3) 对估算结果进行了比较和验证，从5个角度比较了MOD17A3产品与本文结果，得出4点初步结论。认为MOD17A3估算质量较差，本文结果合理可信。 4) 比较了中国主要植被类型APAR、ε和NPP的季节动态。 模型以16天为步长，计算了2001年23个时相中国APAR、ε和NPP。结果发现，主要植被类型APAR、ε和NPP的季节动态各具特征。其季节动态特征与其分布区域的气候特征密切相关。 5) 分析了中国区域APAR、ε和NPP地理空间格局。 以5度为间隔，对各参数实施不同经纬度的剖线采样，给出了中国区域APAR、ε和NPP地理空间格局。利用单因素方差方法分析了各剖线数据，发现不同经纬度间APAR、ε和NPP均差异极显著(P＜0.01)。各纬度剖线中，40N的APAR、ε和NPP最低；不同经度剖线中，从80E到130E，APAR、ε和NPP均总体呈增加趋势。 6) 分析了APAR、ε和NPP等与气候要素、植被要素的关系。 文中提取了APAR、ε和NPP等10多个参数数据，分析了APAR、ε和NPP等与气候要素、植被要素的关系，发现降水、温度和植被覆盖是其主要影响因子。并给出了其趋势分析。 此外，在RS／GIS支持下，实现了上述模型估算的中间及结果参数的数据产 摘要Abstraet 品制作，以服务于其他研究者。6个数据参数包括:N即、APAR、C、LUE(Light Utility EffiCienCy)、albedo和EET(EStimated Evapotranspiration)。产品 范围覆盖中国全境，空间分辨率为IKM，时间分辨率为16天，包括2001年全年 23个时相，总数据量约5G。 综上，应用MODIS数据，实现了中国高时空分辨率的N即模型估算，与利用 AVHRR以及传统方法的估算结果相比，本文估算结果与多数研究结果相近。同时， 分析和讨论了中国主要植被的NPP的时空格局。研究中发现了一些有待改进的问 题，如蒸散子模型中，陆表蒸散的计算没有考虑不同的陆表覆盖类型等，这些问 题的改进将有助于提高陆表蒸散以及N即的估算精度。