LPJ-WHyMe模型对1997～2010年中国东北地区潜在植被分布和碳循环的模拟研究

利用一套高分辨率的气候驱动场和全球动态植被模型LPJ-WHyMe(Lund-Potsdam-Jena-Wetland Hydrology and Methane),模拟了中国东北地区潜在植被分布,并对中国东北地区1997～2010年平均净初级生产力（Net Primary Production, NPP）、净生态系统生产力（Net Ecosystem Production, NEP）、燃烧面积、火灾碳排放、土壤温度和土壤湿度进行了估算。LPJ-WHyMe的特点在于能够描述冻融的物理过程以及土壤中多层的湿度和温度。数值结果表明,在LPJ-WHyMe模型提供的植被功能类型（Plant Function Type, PFT）划分的条件下,中国东北地区主要分布了5种植被功能类型,即温带夏绿阔叶林带、北方常绿针叶林带、北方夏绿针叶林带、北方夏绿阔叶林带和温带草本植物。在研究时间段内,中国东北地区NPP的年平均值为376 g(C) m-2,变化范围在324.15～424.86 g(C) m-2之间。火灾机制的引入使得LPJ-WHyMe模型对NEP的模拟能力进一步提高,即NEP年平均值为42.36 g(C) m-2,表明中国东北地区陆地生态系统总体表现为“碳汇”。中国东北地区年平均燃烧面积分数为0.84%,火灾碳排放量为42.41 g(C) m-2,整体上模型高估了燃烧面积值和火灾碳排放量,模型对东北地区火灾的模拟仍然存在一定的局限性。中国东北地区土壤温度与气温呈正相关关系,且各层土壤温度与气温的相关性随着深度的增加而减弱。中国东北地区土壤湿度与降水呈正相关关系,土壤湿度与气温呈反相关关系。上述结果表明LPJ-WHyMe模型模拟中国东北地区潜在植被分布和碳循环是有效的。     

基于数字相机图像的长白山森林物候模拟

植被物候作为全球植被和陆面过程模型的重要参数,对其状态的准确描述在很大程度上决定着模型的模拟精度。温带森林作为北半球中高纬度地区主要植被类型及全球重要碳源,研究其物候期的变化将提高对区域碳通量的估算精度。本文以长白山阔叶红松林为研究对象,探讨了数字相机图像在物种尺度物候模拟及群落尺度物候模型改进方面的作用,结果如下：（1）物种尺度上,利用数字相机能获取两种植被（红松,蒙古栎）较为准确的物候期（与人工观测数据比较,绝对误差〈3d）;（2）群落尺度上,基于数字相机图像获取的冠层状态数据提高了基于气象数据的物候模型（GSI：growingseasonindex）的模拟精度（R2=0．9）,尤其是秋季物候模拟,为进一步分析群落物候的环境控制因子提供了有力手段。研究表明：数字相机不仅能够提供精确地基于物种尺度的物候数据,还可为遥感物候数据的校正提供参考,同时为生态模型中物候模块的改进及降低区域尺度碳通量模拟不确定性提供了新的思路。     

长白山阔叶红松林CO2通量季节和年际变化特征及控制机制

老龄林碳代谢的长期测定对于预测其在未来气候条件下的碳收支状态,减小陆地生态系统碳收支的不确定性十分重要．本研究使用连续两个生长季节(2003和2004年)的涡度相关CO₂净交换通量测定和常规气象资料分析平均林龄200年的长白山阔叶红松林生态系统(128°28′E, 42°24′N,中国吉林省)F_NEE及其主要成分F_GPP与R_e的季节和年际变化特征及环境和生物因子对其的影响．通量数据进行了平面坐标旋转,储存项和μ*修正．叶面积指数和温度分别控制着该生态系统F_GPP和R_e的季节动态和年际差别．水汽压亏缺和气温在更小尺度上调节生长季节的生态系统光合生产,根部水分条件显著影响生态系统冬季维持性的碳代谢过程．2003年1月至2004年12月该生态系统累计截获碳-449 g C·m^-2,其中2003和2004年分别为-278和-171 g C·m^-2．这两年F_GPP和R_e分别为-1332,-1294 g C·m^-2和1054,1124 g C·m^-2．这显示老龄森林可以成为强的碳汇．受环境因子调控,长白山阔叶红松林生态系统的碳代谢表现出显著的季节和年际差异．冬季该生态系统存在弱的光合作用,但总体上向大气释放CO₂．春秋季...     

长白山阔叶红松林CO2通量季节和年际变化特征及控制机制

老龄林碳代谢的长期测定对于预测其在未来气候条件下的碳收支状态,减小陆地生态系统碳收支的不确定性十分重要.本研究使用连续两个生长季节(2003和2004年)的涡度相关CO2净交换通量测定和常规气象资料分析平均林龄200年的长白山阔叶红松林生态系统(128°28'E,42°24'N,中国吉林省)FNEE及其主要成分FGPP与Re的季节和年际变化特征及环境和生物因子对其的影响.通量数据进行了平面坐标旋转,储存项和u*修正.叶面积指数和温度分别控制着该生态系统FGPP和Re的季节动态和年际差别.水汽压亏缺和气温在更小尺度上调节生长季节的生态系统光合生产,根部水分条件显著影响生态系统冬季维持性的碳代谢过程.2003年1月至2004年12月该生态系统累计截获碳-449 g C·m-2,其中2003和2004年分别为-278和-171 g C·m-2.这两年FGpP和Re分别为-1332,-1294 g C·m-2和1054,1124 g C·m-2.这显示老龄森林可以成为强的碳汇.受环境因子调控,长白山阔叶红松林生态系统的碳代谢表现出显著的季节和年际差异.冬季该生态系统存在弱的光合作用,但总体上向大气释放CO2.春秋季节碳代谢非常活跃,但生态系统吸收和释放几乎相同数量的碳,对全年碳截获贡献并不显著.夏季碳代谢对该生态系统全年碳收支意义重大.90 d的夏季分别贡献全年66.9,68.9%的FGpP和60.4,62.1%的Re.