[發(fā)明專利]一種依據(jù)溫度和植被類型動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)的直角雙曲線總初級(jí)生產(chǎn)力估測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310656709.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN103714243B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王福民;易秋香;曹飛鳳;黃康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 杭州千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33246
• 代理人: 趙芳

1.一種依據(jù)溫度和植被類型動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)參數(shù)的直角雙曲線總初級(jí)生產(chǎn)力估測(cè)方法，其特征在于：所述估測(cè)方法包括以下步驟：

1）建立葉片水平Vcmax,25-溫度和α-Pm之間的關(guān)系，

葉片水平Vcmax,25-溫度和α-Pm之間的關(guān)系通過(guò)最小二乘回歸鏈接Baldocchi模型和直角雙曲線模型而建立，具體包括以下過(guò)程：

（1.1）：對(duì)于一個(gè)固定的溫度值和Vcmax,25值，利用Baldocchi模型計(jì)算所有不同輻射狀況下GPP的值，Baldocchi模型如下：

GPP=-2p2-3q9cos(arccos(2p3-9pq+27r2(p2-3q)3)+4π3)-p3---(1)]]>

p=eβ+bθ′-aα+eαRdeα---(2)]]>

q=eγ+bγCa-aβ+adθ′+eRdβ+Rdbθ′eα---(3)]]>

r=-aγ+adγCa+eRdγ+RdbγCaeα---(4)]]>

和α=1+b′gb-mhs,β=Ca(gbmhs-2b′-gb),γ=Ca2b′gb,θ′=gbmhs-b′.]]>

其中，GPP為總初級(jí)生產(chǎn)率，R_d為葉片日間呼吸量，g_b是葉層導(dǎo)度，m為植被類型決定的參數(shù)，h_s為相對(duì)濕度，b′是殘差導(dǎo)度，a,b,c,和d是Farquhar模型中的參數(shù)，在Baldocchi中，輸入的氣象參數(shù)包括效光合輻射、空氣溫度和相對(duì)濕度；

（1.2）：以輻射為自變量，GPP為因變量進(jìn)行回歸，針對(duì)一個(gè)溫度和Vcmax,25的組合擬合直角雙曲線模型的兩個(gè)參數(shù)α,Pm；

（1.3）：針對(duì)溫度從1度到40度和Vcmax,25從20到180μmol?m^-2s^-1的所有組合重復(fù)以上步驟，每步獲取一個(gè)α,Pm組合，從而獲取一個(gè)Vcmax,25為橫坐標(biāo)，以溫度為縱坐標(biāo)的α,Pm的分布圖，因此可以利用所述分布圖，依據(jù)溫度和植被類型動(dòng)態(tài)選擇直角雙曲線模型所需要的參數(shù)α,Pm；

2）基于葉片水平的溫度和植被類型動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)直角雙曲模型，

上述得到的直角雙曲線模型的參數(shù)是溫度和植被類型的函數(shù)，基于這些參數(shù)，改進(jìn)后的葉片水平GPP直角雙曲線模型表述如下：

GPPleaf(Vcmax,25,T)=α(Vcmax,25,T)×Pm(Vcmax,25,T)×APARPm(Vcmax,25,T)+α(Vcmax,25,T)×APAR]]>

其中GPP_leaf為溫度為T，植被類型為Vcmax,25時(shí)葉片水平,α?and?P_m分別為依據(jù)溫度和Vcmax,25確定的，APAR為吸收光合有效輻射；

以上模型中為考慮水汽壓虧缺VPD對(duì)GPP的影響，以下公式考慮VPD對(duì)GPP的調(diào)節(jié)作用：

GPP_actual＝GPP_leaf×f(VPD)

其中，GPP_actual為經(jīng)過(guò)VPD調(diào)節(jié)后的GPP，f(VPD)的計(jì)算公式如下：

f(VPD)=0VPD≥VPDmaxVPDmax-VPDVPDmax-VPDminVPDmin≤VPD≤VPDmax1VPD≤VPDMIN]]>

其中，VPD_max,VPD_min為與植被類型相關(guān)參數(shù)；

3）基于以上模型的雙葉冠層模型，

冠層GPP(GPP_canopy)通過(guò)分別計(jì)算陰葉和陽(yáng)葉GPP之后，再求兩者之后獲得，公式如下：

GPP_canopy＝GPP_sunlit×LAI_sunlit+GPP_shaded×LAI_shaded

這里下標(biāo)“sunlit”and“shaded”表示GPP和葉面積指數(shù)（LAI）的陰葉和陽(yáng)葉組分；

總LAI區(qū)分為陽(yáng)葉LAI和陰葉LAI的公式如下：

LAI_sunlit＝2cosθ(1-e^{-0.5ΩLAI/cosθ})

LAI_shaded＝LAI-LAI_sunlit

其中，θ為太陽(yáng)天頂角，Ω為聚集度指數(shù)，表示葉片空間分布格局，隨機(jī)分布時(shí)Ω=1，非隨機(jī)分布時(shí)小于1；

4）小時(shí)尺度GPP的“天”尺度轉(zhuǎn)換：

所述GPP為小時(shí)尺度的GPP，需要對(duì)每日光照時(shí)間內(nèi)的所有GPP求和，獲得以“天”為單位的GPP，用以分析GPP的季節(jié)變化。