叶绿素荧光遥感在陆地生态系统碳循环和陆气相互作用中的应用研究进展

陆地生态系统通过植被光合作用可以吸收约30％的人为碳排放,在全球碳循环、减缓大气二氧化碳浓度上升等方面具有重要作用。最近10年发展起来的日光诱导叶绿素荧光遥感技术,可以监测植被实际光合作用,为全球陆地生态系统碳循环的研究提供了新的思路和方法。本文回顾了叶绿素荧光遥感产品发展及其在陆地生态系统碳循环和陆气相互作用中的应用研究进展,特别是在全球植被总初级生产力估算和陆地生态系统碳循环模型发展方面的进展,并进一步讨论了该领域研究面临的挑战和未来的发展方向。     

遥感蒸散模式综评

遥感蒸散模式即是根据遥感得到的植被红外表面温度等一系列有关资料,对大范围下垫面的平均蒸散进行估算的能量守恒模式.估算蒸散的方法较多,可分为直接测量法和间接测量法,前者包括涡度相关法,可直接测量感热、潜热通量等,以及称重法测量蒸发量;后者包括能量平衡法、综合法、空气动力学方法,水分平衡法及经验法.但这些方法大都是利用点上的资料估算蒸散,由于点上资料的地区局限性、仪器精度或观测技术问题,利用上述方法难以准确估算大范     

基于决策树的郑州市土地利用与覆盖分类研究

以Landsat-7 ETM 1-7多波段遥感影像为数据源,采用决策树分类方法对郑州市土地利用及植被覆盖现状进行分类研究.在分析遥感影像波段载波信息量及野外样本选择、室内对比试验的基础上,制定节点上的分类规则,形成土地利用及植被覆盖色斑图,分类精度达到94%.结果表明:决策树方法优于传统的统计学分类方法,对数据并不要求正态分布,并且可以处理来自于遥感数据中的噪音和丢失数据.决策树分类法有诸如分类准确、高效,分类标准明确,分类结构直观、精度易于控制、分类自动化程度高等优势.     

卫星遥感藏北高原非均匀陆表地表特征参数和植被参数

卫星遥感在研究青藏高原北部地区(藏北高原地区)非均匀陆表地表特征参数和植被参数时有其独到的作用.作者提出了基于NOAA-14 AVHRR资料推算藏北高原地区地表特征参数和植被参数的方案,并把其用于全球能量水循环之亚洲季风青藏高原试验(GAME/Tibet)试验区.同时利用3个景的NOAA-14 AVHRR资料进行了分析研究,得到了一些有关藏北地区非均匀地表的区域地表特征参数(地表反射率、地表温度)和植被参数(INDV、植被覆盖度和叶面指数ILA).     

基于高分卫星遥感数据的广西中小流域地表植被特征分析

利用高分卫星遥感数据(GF-1),通过不同流域植被的光谱特征分析,建立解译标志,采用遥感分类方法进行分类,获取流域的植被信息;采用GIS技术,分析不同类型的植被特征对中小流域洪涝灾害发生的影响。结果表明:流域洪涝灾害与地形地貌关系密切,研究结果对开展中小流域洪涝灾害监测有着重要的作用。     

应用卫星遥感资料对地面植被状况的监测和分类

1 引言地面植被状况的监测和分类在农业、林业、牧业等方面是有很大意义的,通过卫星遥感手段从宏观上对较大区域进行监测是可行的。各种植被在遥感信息中的特征不同,识别这些特征对各种植被分类以及估算其面积是非常重要的,进而对森林火灾、草场产量,作物产量判断     

遥感植被分类方法的概述及发展

卫星遥感技术的发展为大范围作物的识别分类提供了新的方法，90年代以来国外主要使用卫星遥感结合植物表面温度、地形等非遥感要素对地面植被进行判识分类，我国自80年代以来应用图像纹理、植被指数变化、植被指数的动态聚类及经验正交函数等方法对大范围植被分类进行了研究。近年来，为提高植被分类精度已在提高资料的空间分辨率、利用微波遥感，综合应用“3S”技术等方面做了努力。     

利用EOS/MODIS数据估算西藏藏北高原地表草地生物量

植被生物量作为一个重要的植被状态参数,其估算不仅对研究陆地生态系统植被生产量、碳循环、营养分配等方面具有重要意义,植被生物量的大小直接影响人类对地表植被的利用特点,而且影响其他的生物物理参量。各种不同空间分辨率、时间分辨率和波谱分辨率遥感数据的出现,使得实时监测大范围的植被生长成为可能。文中根据2004年8月至9月草地植被地面观测资料结合同期的EOS/MODIS卫星遥感数据建立了西藏藏北高原草地植被地上生物量、绿色干物质获得量与EOS/MODIS归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)之间的关系,并与影响草地植被空间分布的主要气候和高程要素之间的关系进行了分析。结果表明:在藏北高原NDVI较EVI能有效地估算草地地上生物量和绿色干物质获得量;藏北高原草地地上生物量与绿色干物质获得量的空间分布特征是从东南部到西北部逐渐减少,东南部部分地区每平方公顷的草地地上生物量在2000 kg以上,到西北部地区减少到200 kg以下。影响草地地上生物量空间分布的主要气候要素是降水,两者的相关系数为0.64,其次为温度,相关系数为0.44;草地植被地上生物量的空间分布与高程呈反比,即海拔越高的地段生物量越低。     

利用MERIS和AATSR资料估算黄土高原塬区蒸散发量研究

基于陆面能量平衡原理,通过对搭载在欧洲空间局环境卫星(Environmental Satellite,ENVI-SAT)上中分辨率影像光谱仪(Medium Resolution Imaging Spectrometer,MERIS)2005年6月7,11和27日的遥感观测资料进行大气纠正等预处理后,得到估算瞬时蒸散发量所需要的地表反照率和植被覆盖度等值,并利用分裂窗法和ENVISAT上搭载的先进的沿轨迹扫描辐射计(Advanced Along-TrackScanning Radiometer,AATSR)的观测资料进行了地表温度的反演,进一步估算出黄土高原塬区午间瞬时净辐射、感热通量和土壤热通量。结合与卫星遥感观测资料同期研究区域气象站的太阳辐射、气温、日照时数和风速等气象要素资料,充分考虑到植被冠层和陆地表面对蒸散发量的不同影响,发展了一个可以估算陆面潜热的简化模型,并将瞬时蒸散发量转化为日蒸散发量。对卫星遥感估算的潜热通量,利用黄土高原塬区陆面过程野外观测试验(Loess Plateau land surface process field Experiments,LOPEXs)的地面通量观测资料进行验证,结果表明:二者最大相对差异为10.9%,最小相对差异为4.8%,并对差异误差产生的原因进行了分析和探讨。     

区域气候模式研究进展

全面回顾了区域气候模式的分类、发展和最新研究动态，指出区域气候模式研究有了长足的发展，其中重要的有：加入雪盖、土壤水等作用的陆面过程，全球模式与区域细网格模式的嵌套由一维发展到三维，由一层发展到多层，发展了更加合理的参数化方案；但也存在许多不足，模式提供的植被资料与实情相差很大，对于沙漠地区的植被盖度的算法不尽合理，对次网格地形及对其湍流通量输送过程的刻画不够细致等。因此，建议利用遥感手段采用非线性方法(如分形等)对遥感资料施行反演，进行多尺度的双向模式嵌套。     

西北地区陆地生态系统植被状态参数业务化遥感研究

植被指数(NDVI)和叶面积指数(LAI)是两个非常重要的陆地生态系统植被状态参数.我们首先利用最大值(MVC)合成方法使用先进遥感数据如MODIS、AVHRR3等得到旬合成植被指数(NDVI),然后利用最新的经验方法针对不同的陆地生态系统类型反演得到叶面积指数,重点研究了我国沙尘暴发生频率较高的我国西北地区植被覆被状态及其变化情况.植被指数能够反映区域,乃至全球范围植被年季状态,用于监测陆地生态系统植物光合作用活动及其变化.植被指数作为一个基础参数能够用于计算反演更高级别的陆地生态系统状态参数.叶面积指数直接影响植被的光合作用,蒸腾作用的变化和陆面过程的能量平衡状态.在沙尘暴预测研究中使用的起沙过程模型需要将叶面积指数作为一个关键输入变量,另外,绝大多数生态过程模型模拟碳、水循环时也都需要将叶面积指数作为一个非常重要的输入变量.我们总结了最新的叶面积指数经验反演方法,针对6钟不同的陆地生态系统类型应用不同经验模型计算得到了叶面积指数.     

Vegetation and climate variability: a GCM modelling study

Vegetation is known to interact with the other components of the climate system over a wide range of timescales. Some of these interactions are now being taken into account in models for climate prediction. This study is an attempt to describe and quantify the climate–vegetation coupling at the interannual timescale, simulated with a General Circulation Model (HadSM3) coupled to a dynamic global vegetation model (TRIFFID). Vegetation variability is generally strongest in semi-arid areas, where it is driven by precipitation variability. The impact of vegetation variability on climate is analysed by using multivariate regressions of boundary layer fluxes and properties, with respect to soil moisture and vegetation fraction. Dynamic vegetation is found to significantly increase the variance in the surface sensible and latent heat fluxes. Vegetation growth always causes evapotranspiration to increase, but its impact on sensible heat is less straightforward. The feedback of vegetation on sensible heat is positive in Australia, but negative in the Sahel and in India. The sign of the feedback depends on the competing influences, at the gridpoint scale, of the turbulent heat exchange coefficient and the surface (stomatal) water conductance, which both increase with vegetation growth. The impact of vegetation variability on boundary layer potential temperature and relative humidity are shown to be small, implying that precipitation persistence is not strongly modified by vegetation dynamics in this model. We discuss how these model results may improve our knowledge of vegetation–atmosphere interactions and help us to target future model developments.     

气象要素对华北地区夏季植被覆盖度的影响

植被覆盖对气候变化极其敏感,华北区地处我国半干旱—半湿润过渡地区,气象因子对该地区植被覆盖有重要的影响,但缺少有效的数理模型定量刻画气象要素对植被的影响.因此,本文基于华北区2000～2018年中分辨率成像光谱仪的植被覆盖数据和主要气象要素数据,开展了多气象要素影响植被覆盖度的研究,初步建立了华北夏季植被覆盖度与气象要...     

Evaluating the Dependence of Vegetation on Climate in an Improved Dynamic Global Vegetation Model

The capability of an improved Dynamic Global Vegetation Model (DGVM) in reproducing the impact of climate on the terrestrial ecosystem is evaluated. The new model incorporates the Community Land ModelDGVM (CLM3.0-DGVM) with a submodel for temperate and boreal shrubs, as well as other revisions such as the two-leaf scheme for photosynthesis and the definition of fractional coverage of plant functional types (PFTs). Results show that the revised model may correctly reproduce the global distribution of tempera...     

LPJ模型对1981～1998年中国区域潜在植被分布和碳通量的模拟

利用一个基于过程的动态植被模型LPJ DGVM（Lund Potsdam Jena Dynamic Global Vegetation Model）,模拟了中国区域潜在植被分布,考察了1981～1998年中国区域净初级生产〖JP〗力（NPP）、异养呼吸（Rh）和净生态系统生产力（NEP）的年际变化。模拟结果表明,在LPJ模型提供的植被功能类型（PFT）划分的条件下,中国区域除了分布裸土外,主要分布了6种潜在植被功能类型,即热带常绿阔叶林带、温带常绿阔叶林带、温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带和温带草本植物。在所考察的时间段内,中国区域总NPP从2.91 Gt · a-1（C）（1982年）变化到3.37 Gt · a-1（C）（1990年）,平均每年增加0.025 Gt（C）,其平均增长率为096%。中国区域总Rh从2.59 Gt · a-1（C）（1986年）变化到3.19 Gt · a-1（C）（1998年）,具有105% 的平均年增长率,即平均每年增加0.025 Gt（C）,并且中国区域温带草本植物相比其他植被功能类型,其NPP和Rh线性增加的趋势最为显著。研究结果还表明,LPJ模型在引入火灾机制后,中国区域总NEP的变化范围更加合理,即每年总NEP在-0.06 Gt · a-1（C）（1998年）和0.34 Gt · a-1（C）（1992年）之间变化,其平均值为0.12 Gt · a-1（C）。该结果表明,在所考察的时间段内,中国区域的陆地生态系统是碳汇。上述结果与其他研究结果基本一致,因而此模型模拟中国区域潜在植被分布和碳循环是有效的。       

Temporal and Spatial Variations in the Climate Controls of Vegetation Dynamics on the Tibetan Plateau during 1982–2011

The ecosystem of the Tibetan Plateau is highly susceptible to climate change. Currently, there is little discussion on the temporal changes in the link between climatic factors and vegetation dynamics in this region under the changing climate.By employing Normalized Difference Vegetation Index data, the Climatic Research Unit temperature and precipitation data,and the in-situ meteorological observations, we report the temporal and spatial variations in the relationships between the vegetation dynamics and climatic factors on the Plateau over the past three decades. The results show that from the early 1980s to the mid-1990s, vegetation dynamics in the central and southeastern part of the Plateau appears to show a closer relationship with precipitation prior to the growing season than that of temperature. From the mid-1990s, the temperature rise seems to be the key climatic factor correlating vegetation growth in this region. The effects of increasing temperature on vegetation are spatially variable across the Plateau: it has negative impacts on vegetation activity in the southwestern and northeastern part of the Plateau, and positive impacts in the central and southeastern Plateau. In the context of global warming, the changing climate condition(increasing precipitation and significant rising temperature) might be the potential contributor to the shift in the climatic controls on vegetation dynamics in the central and southeastern Plateau.     

基于MODIS的广东省植被指数序列构建与应用

植被指数是衡量植被长势的重要指标,植被指数序列有助于准确地认知植被覆盖、土地利用和土壤水分的时空变化规律,以及进行干旱和植被生长监测.利用2004-2006年的MODIS数据,选择RVI、NDVI和EVI三种植被指数,采用最大值合成法进行广东省植被指数序列构建.按照不同植被覆盖对三种植被指数的年际变化规律进行分析,并通过NDVI进行植被覆盖度计算以及植被覆盖等级分类来分析植被的空间分布.结果表明,建立的植被指数序列能真实地反映植被生长规律,植被覆盖度和广东地区的植被实际分布状况一致.说明建立植被指数序列是动态监测广东省植被长势的及植被环境的变化的有效方法.     

Vegetation feedback under future global warming

It has been well documented that vegetation plays an important role in the climate system. However, vegetation is typically kept constant when climate models are used to project anthropogenic climate change under a range of emission scenarios in the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Special Report on Emission Scenarios. Here, an atmospheric general circulation model, and an asynchronously coupled system of an atmospheric and an equilibrium terrestrial biosphere model are forced by monthly sea surface temperature and sea ice extent for the periods 2051?C2060 and 2090?C2098 as projected with 17 atmosphere?Cocean general circulation models participating in the IPCC Fourth Assessment Report, and by appropriate atmospheric carbon dioxide concentrations under the A2 emission scenario. The effects of vegetation feedback under future global warming are then investigated. It is found that the simulated composition and distribution of vegetation during 2051?C2060 (2090?C2098) differ greatly from the present, and global vegetation tends to become denser as expressed by a 21% (36%) increase in global mean leaf area index, which is most pronounced at the middle and high northern latitudes. Vegetation feedback has little effect on globally averaged surface temperature. On a regional scale, however, it induces statistically significant changes in surface temperature, in particular over most parts of continental Eurasia east of about 60°E where annual surface temperature is expected to increase by 0.1?C1.0?K, with an average of about 0.4?K for each future period. These changes can mostly be explained by changes in surface albedo resulting from vegetation changes in the context of future global warming.     

MODIS植被指数及其分县统计分析的实现

MODIS归一化植被指数(NDVI)已引起了广泛的注意,它与NOAA/AVHRR的NDVI既有联系又有区别。利用同一天的NOAA/AVHRR和EOS/MODIS资料,介绍了各县域内平均NDVI的统计方法和计算结果及NDVI与增强植被指数(EVI)的差异。MODIS和AVHRR两种资料得到的NDVI数值虽然有差异,但都能很好地反映植被的空间分布和时间变化。MODIS增强植被指数(EVI)对植被条件的变化更加敏感,使定量分析的精确性提高,具有较好的应用前景。     

Vegetation Feedback at the Mid-Pliocene

A global atmospheric general circulation model and an asynchronously coupled global atmosphere-biome model are used to simulate vegetation feedback at the mid-Pliocene approximately 3.3 to 3.0 million years ago.For that period,the simulated vegetation differed from present conditions at 62%of the global ice-free land surface.Vegetation feedback had little overall impact on the global climate of the mid-Pliocene.At the regional scale,however,the interactive vegetation led to statistically significant increases in annual temperature over Greenland,the high latitudes of North America,the mid-high latitudes of eastern Eurasia,and western Tibet,and reductions in most of the land areas at low latitudes,owing to vegetation-induced changes in surface albedo.