定量化评价气候变化和人类活动对陆地生态系统的影响是当前全球变化研究中的热点问题之一。本研究将瞄准全球变化研究中的热点问题,从方法论的角度去探索估计人类活动对植被动态变化贡献率的新途径。本研究将在综合考虑遥感数据误差和模型模拟误差的基础上, 发展一个可用于融合CLM-DGVM模型和遥感数据产品(LAI)的数据同化方法,用来估计人类活动对植被动态的影响。将以中国西北地区为例,估计近十年来中国西北地区人类活动对LAI和NPP变化的影响,定量评价估计结果的不确定性,分析人类活动和气候变化影响的时空分布特征。本研究的开展将能更准确地给出中国西北地区人类活动对植被动态的贡献率分布,对深入理解中国西北地区人类活动对生态系统的影响具有重要的意义。
Vegetation dynamics;remote sensing;temporal and spatial variation;;
项目基本按照计划书制定的各项安排,完成了预期的各项研究内容。项目主要从方法探讨和模型模拟两方面开展,主要成果如下(1)从方法论的角度评价模型参数对模拟结果的影响。(a)采用基于方差的多参数敏感性分析方法研究通用陆面模型(CoLM)模拟的土壤水分对土壤质地砂土和黏土的敏感性,采用SCE-UA参数优化算法分别优化土壤质地和土壤水力参数,通过理想实验和观测站的气象和土壤水分实测结果分析不同优化策略对土壤水分模拟结果的影响。结果表明通过优化土壤质地或土壤水力参数能够更加真实地描述土壤的物理性质,提高土壤水分的模拟精度。(b)评估了遥感估算蒸散发模型SEBS的误差。使用全局参数敏感性分析方法 EFAST对模型的输入参数进行敏感性分析,确定参数对模型输出的重要性及贡献度。将遥感获取的归一化植被水分指数作为干旱水分胁迫信息引入SEBS模型,提出了考虑干旱水分胁迫的SEBS模型系数的修正方案。比较观测数据,引入干旱水分胁迫信息能够较为有效的改善SEBS模型低估感热通量高估潜热通量的现象。(2)综合“模型-遥感数据”评价气候变化和人类活动对年际NPP变化、生长季NPP变化的贡献率的空间特征。(a)考虑了数据质量的影响。融合了 MODIS 植被特征产品(如NDVI)的质量控制(QA),利用植被变化的时相特征和MODIS传感器自身包含的辅助信息来判断该像元的数据质量从而消除云、积雪等因素的影响,能够更加准确地反映植被特征的时相变化。通过利用MODIS数据产品的质量控制信息确定重建过程中的参数,具有一定的客观性。在描述时间序列长期变化趋势的同时,也保存了局部的细节信息,对区域或全球尺度上植被动态变化研究提供高质量的数据。(b)在对模型的理解和分析的基础上,在像元尺度上对中国陆域NPP进行估算,并通过统计建模方法估计气候变化对NPP影响,根据回归分析方法来对2002-2010年间我国NPP变化中人类活动的相对贡献给予评价。从空间分布型和各种影响区的主导植被类型来看,在2002-2010年间气候变化和人类活动对植被NPP的影响有四个中心。气候变化仍是植被净初级生产力变化的主要驱动力,从分布特征上来看,广西北部、云南中部和东北部、贵州南部NPP变化强烈的重要驱动力可能来自于人类活动的影响。同时在湟水流域、党河流域为例,开展了土地利用覆被变化特征及驱动机制的应用探讨。