中科院生態(tài)學(xué)模型思考題(參考版)
2025-01-13 09:27本頁面
【正文】 在 生境 條 件較差 ，特 別是水 分 供給 不 足 的地 區(qū) ，北 方 森林 的生 產(chǎn) 力將 有 所下 降 ，并 成為 全球 碳 的源 。而 這些 地 區(qū) 生物 量和 碳 的減 少率 將 大大 超過 新 增林 地 生 大氣Ｃ Ｏ 濃度增加 、氣溫上 升 以及土壤 礦化 率的提 高 ，溫帶森林 的凈 初級 生產(chǎn)力 （Ｐ ） Ｎ Ｐ 將進一步提高 。 ２ 溫帶森林對全球變化的 響應(yīng) ． 隨 著溫帶地區(qū)農(nóng)業(yè)糧食單產(chǎn)的 穩(wěn)定 提高 ，使更多的土地可甩于植樹造林 。全球 變化 ，特別是降水量的變化對不同地 區(qū)熱帶森林生產(chǎn)力的影響是不 同的。熱帶常綠闊葉雨 林的 更新將加快，而有些地 區(qū)降水的減少又將加速干旱森林 向稀林草原 。 1 熱帶森林對全球變化的 響應(yīng) ． 關(guān)于全球變化將導(dǎo)致熱帶森林面積增加還是減少 ，各位學(xué)者的研 究結(jié)果相差較大。森林對未 來全球變化的 響應(yīng) 森林是地球上所有生態(tài)系統(tǒng)中受人類活 動影響相對較小，但 同時對人類社會經(jīng)濟活動 有重要貢獻(xiàn)的一個。植被系統(tǒng)對外界環(huán) 境的 響應(yīng)可大致分為瞬時、中期和長期三種時段 。根據(jù)地表能量平衡原理即可得到?jīng)Q定區(qū)域地表蒸散發(fā)的潛熱通量 LE： LE= RnGH 由此可利用遙感數(shù)據(jù)可見光、近紅外與熱紅外波段對區(qū)域地面特征參數(shù)進行反演，即可得到每個像元在衛(wèi)星過境時刻的瞬時凈輻射通量 Rn、土壤熱通量 G、感熱通量 H，然后計算出潛熱通量 LE，并將其轉(zhuǎn)化成瞬時蒸散量 E，最后根據(jù)瞬時蒸散量與日蒸散量的關(guān)系得到區(qū)域日蒸散發(fā)量。 遙感蒸散模型的基本原理是什么？ 太陽輻射是地表能量交換的基礎(chǔ)，其經(jīng)大氣衰減到達(dá)地表后的凈輻射能量主要分配到三個部分，即 :潛熱通量 (用于水分的蒸發(fā)凝結(jié) )、顯熱通量 (用于大氣升溫 )、土壤熱通量 (用于下墊面升溫 )，另外還有一小部分用于生物量的增加，由于這部分能量較少，一般可忽略。 由于遙感在獲取大尺度數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢，很多 NPP 模型已經(jīng)引入了遙感數(shù)據(jù)。 植被指數(shù)的比較研究表明， SAVI 適合于中密度以下地區(qū)的植被監(jiān)測； MSAVI 考慮了裸土 土壤線，能最大限度地抵消土壤背景的影響，對于低植被覆蓋比 NDVI 有更好的指示作用；并且多時相植被指數(shù)的累加值能較好地反映植被的分布 光能利用率模型的基本原理是什么？它與遙感信息如何結(jié)合 ? 課件 P8 的公式即是原理，得出需要遙感所需要要測定的量，即也與遙感信息的結(jié)合。 三、 除植被自身生長狀況外，植被指數(shù)還受太陽輻射、植被類型、土壤、大氣及傳感器等外部條件的影響。 植被在可階段反射差別不大，但是在遠(yuǎn)紅外和近紅外的吸收有很大的區(qū)別，而每一個植被指數(shù)都與該波長和波段有關(guān)。植被指數(shù)是由傳感器不同波段的反射率組合而成，常見的植被指數(shù)如 NDVI， RDVI、 wDvI、 PVI、 SAVI 等。 就這，還取決于覆蓋度大小地表粗糙度、表面土壤水分和植被密度信息， using passive and active microwave sensors 但如何更好地利用這些技術(shù)還在探索之中 植被指數(shù)是指 什么？它為什么能反映植被的變化？它有何局限性？ 一、 當(dāng)人們用不同波段的植被 土壤系統(tǒng)的反射率因子，以一定的形式組合成一個參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)它與植被特性參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，比單一波段值更穩(wěn)定、可靠，該類組合統(tǒng)稱為植被指數(shù)。 那些地表特征參數(shù)可由遙感信息反演？ 一 、植被遙感能夠為生態(tài)系統(tǒng)模擬研究提供： 1）充實 GIS 背景數(shù)據(jù)：地理位置、 DEM 2）氣象數(shù)據(jù)： 氣溫、地面溫度、海水溫度、輻射、降水、云 3）土壤水分： 土壤質(zhì)地；植被覆蓋 4）植被動態(tài)變化數(shù)據(jù)： 植被覆蓋 NDVI， LAI， NPP， snow cover 二、 RS 估計與植被的信息 ⑴ RS 估計與植被有關(guān)的信息：從遙感影像中劃分植被覆 蓋區(qū)域，植被類型 從遙感數(shù)據(jù)中發(fā)，如 LAI，估算與光合作用有關(guān)的量，如蒸騰量，葉面溫度，光合作用強度等 ⑵ RS 反演植被參數(shù)，如 LAI， FPAR，生物量，植被高度，葉角等 – 反射率反演，目前較活躍的研究內(nèi)容 通過植被指數(shù) VIs 間接估計植被參數(shù) 經(jīng)驗半經(jīng)驗關(guān)系的建立： NDVILAI， NDVI－ biomass 三、 RS 與土壤信息 土壤信息 – 理論上有些土壤參數(shù)可以由 RS 得來。遙感的空間尺度轉(zhuǎn)換主要包括兩個方面 :尺度上推 ( up scaling) ,從高分辨率向低分辨率轉(zhuǎn)化的過程 。因而我們所需要的地表空間信息在時間上和空間上的分辨率都有極大的跨度 , 在某一尺度上人們觀察到的性質(zhì) ,總結(jié)出的原理或規(guī)律 ,在另一尺度上可能仍然有效 ,可能相似 ,也可能需要修正。 4） 、 地球空間信息科學(xué)異于一般意義上信息科學(xué)的主要特點在于其研究對象的特殊性。 可以根據(jù)林分群體邊材分布規(guī)律 ,完成林分群體蒸騰耗水的尺度轉(zhuǎn)換。 因此需要尺度擴展。分析問題的前提是界定問題的時間和空間尺度。 2） 、 空間尺度的變化實際上是研究對象和針對問題的變化，可以導(dǎo)致模型的輸入和輸出是不同的。 遙感在生態(tài)模型中的應(yīng)用 生態(tài)系統(tǒng)模型為什么需要尺度擴展？ 1） 、 變量和過程之間的非線性關(guān)系 ； 地表過程 特征參數(shù)的空間變異性 ； 過程之間的復(fù)雜相互作用 。噴灑 1 次可持效 10— 15 天。使其吸收土壤和空氣中的水分，又能將雨水保存在土壤中，當(dāng)遇旱時，它保存的水分能緩慢釋放出來，以供種子萌發(fā)和作物生長需要。 關(guān)鍵時期灌水：在水資源緊缺的條件下，應(yīng)選擇作物一生中對水最敏感對產(chǎn)量影響最大的時期灌水，如禾本科作物拔節(jié)初期至抽穗期和灌漿期至乳熟期，大豆的花芽分化期至盛花期等。 就可以減少灌水，達(dá)到節(jié)約用水。有地表水源的地區(qū)，限額灌溉，以水防旱。 根據(jù)不同地區(qū)土壤特點，選耐旱優(yōu)良品種。不同作物和品種對環(huán)境條件要求和適應(yīng)力都有一系列的生理生態(tài)和形態(tài) 的差
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