[發明專利]一種氣候-生態系統耦合建模方法

有效

• 申請號: 201710372699.8
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107256293B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 王麗瓊;劉烽;任杰;梁志偉
• 申請（專利權）人: 南京雨后地軟環境技術有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 康瀟

1.一種氣候-生態系統耦合建模方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：氣候生態大數據庫的建立，并對氣候-生態數據庫進行大數據分析，獲取氣候、生態演變規律：建立一個分布式服務器集群，具體分布式服務器集群又可以細化成一個數據庫存儲集群和一個并行計算服務器群；

數據庫存儲集群中存儲的數據包括主要氣候要素、主要生態要素和時間演變特征，所述主要氣候要素包括降水、地表氣溫、地表風場、地表水汽、地表輻射通量和土壤濕度及常規壓面要素；主要生態要素包括植被指數、植被覆蓋和植被生產力；時間演變特征主要包括變化趨勢、可能的波動周期、氣候尺度突變現象；

并行計算服務器群用來利用經驗正交分解EOF技術對重要要素的地理分布變化進行分型分析，分析過去幾十年間生態要素空間分布形態的變化和時間演變特征，通過利用經驗正交分解EOF技術對重要要素的地理分布變化進行分型分析，分析過去幾十年間生態要素空間分布形態的變化和時間演變特征，并且采用回歸分析、典型相關CCA、奇異矢量分解SVD和聯合EOF分解方法研究分析氣候要素和生態要素的相互關系；

步驟2：在并行計算服務器群中調試區域大氣環流模式和生態系統模式，進行多生態模式模擬試驗：選用多個陸面/生態系統模型，對與目標區域相似的模擬區域進行實際氣候強迫離線模擬，所述陸面/生態系統模型包括簡單生物圈模型PT-JPL、英國土地環境模擬器JULES、多參數公用Noah陸面模型Noah-MP、公用陸面模式CLM和陸面生物物理模型IBIS；

通過與實測資料和多模式集成資料對比，研究能源、水循環和碳循環過程對氣候強迫的適應性以及不同數值模型的模擬刻畫能力；

步驟3：在并行計算服務器群中構建目標區域氣候-生態耦合數值模型系統，進行氣候-生態耦合數值模型系統的建模和調試，利用耦合數值模型系統對目標區域氣候-生態相互作用及反饋進行數值模擬研究，揭示作用規律，其步驟如下：

首先擬以區域大氣環流模式為核心組件，根據離線數值模擬結果優選陸面/生態模型，將陸面/生態模型與區域大氣環流模式耦合；

陸面/生態模型與區域大氣環流模式的耦合包括陸表能量和水汽及其他物質的交換，區域大氣環流模式向陸面/生態模式提供大氣狀態量，陸面/生態模式則向區域大氣環流模式反饋地表狀態量，對兩者的交換量與實測或分析場進行長序列對比并進行必要的誤差訂正；

然后擬以全球公用地球系統模式框架為基礎，耦合全球大氣、海洋、海/陸冰和陸面模塊進行全球未來氣候積分運算，并將其結果存入數據庫存儲集群用以驅動區域氣候-生態耦合數值模型系統的未來預測預警；

步驟4：對區域氣候-生態耦合數值模型系統進行GIS集成，構建高分辨區域氣候-生態系統耦合預測平臺。

2.如權利要求1所述的一種氣候-生態系統耦合建模方法，其特征在于：在執行步驟3中的將陸面/生態模型與區域大氣環流模式耦合時，需要提供區域氣候模式，區域氣候模式包括國際理論物理中心ITCP研發的區域氣候模式RegCM、歐洲區域氣候模式REMO和美國航空航天宇航局國家氣候與環境預報中心NOAA/NCEP研發的WRF模式。

3.如權利要求1所述的一種氣候-生態系統耦合建模方法，其特征在于：在執行步驟4時，所述構建高分辨區域氣候-生態系統耦合預測平臺包括搭建高速網絡、數據庫服務器、計算服務器和預測預警服務器。