中科院生態(tài)學(xué)模型思考題(參考版)
2025-01-13 09:27本頁(yè)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(guò) 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(jí) 生產(chǎn)力 （Ｐ ） Ｎ Ｐ 將進(jìn)一步提高 。 ２ 溫帶森林對(duì)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(shù)造林 。全球 變化 ，特別是降水量的變化對(duì)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(duì)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(duì)未 來(lái)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(lèi)活 動(dòng)影響相對(duì)較小，但 同時(shí)對(duì)人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng) 有重要貢獻(xiàn)的一個(gè)。植被系統(tǒng)對(duì)外界環(huán) 境的 響應(yīng)可大致分為瞬時(shí)、中期和長(zhǎng)期三種時(shí)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(jiàn)光、近紅外與熱紅外波段對(duì)區(qū)域地面特征參數(shù)進(jìn)行反演，即可得到每個(gè)像元在衛(wèi)星過(guò)境時(shí)刻的瞬時(shí)凈輻射通量 Rn、土壤熱通量 G、感熱通量 H，然后計(jì)算出潛熱通量 LE，并將其轉(zhuǎn)化成瞬時(shí)蒸散量 E，最后根據(jù)瞬時(shí)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(yáng)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(gè)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(shì)，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(cè)； 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(duì)于低植被覆蓋比 NDVI 有更好的指示作用；并且多時(shí)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(cè)定的量，即也與遙感信息的結(jié)合。 三、 除植被自身生長(zhǎng)狀況外，植被指數(shù)還受太陽(yáng)輻射、植被類(lèi)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(gè)植被指數(shù)都與該波長(zhǎng)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(jiàn)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(gè)參數(shù)時(shí)，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(lèi)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?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)模擬研究提供： 1）充實(shí) 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(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)： 植被覆蓋 NDVI， LAI， NPP， snow cover 二、 RS 估計(jì)與植被的信息 ⑴ RS 估計(jì)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(lèi)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(qiáng)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?jī)?nèi)容 通過(guò)植被指數(shù) VIs 間接估計(jì)植被參數(shù) 經(jīng)驗(yàn)半經(jīng)驗(yàn)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(lái)。遙感的空間尺度轉(zhuǎn)換主要包括兩個(gè)方面 :尺度上推 ( up scaling) ,從高分辨率向低分辨率轉(zhuǎn)化的過(guò)程 。因而我們所需要的地表空間信息在時(shí)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(diǎn)在于其研究對(duì)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(kuò)展。分析問(wèn)題的前提是界定問(wèn)題的時(shí)間和空間尺度。 2） 、 空間尺度的變化實(shí)際上是研究對(duì)象和針對(duì)問(wèn)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(kuò)展？ 1） 、 變量和過(guò)程之間的非線性關(guān)系 ； 地表過(guò)程 特征參數(shù)的空間變異性 ； 過(guò)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(shí)，它保存的水分能緩慢釋放出來(lái)，以供種子萌發(fā)和作物生長(zhǎng)需要。 關(guān)鍵時(shí)期灌水：在水資源緊缺的條件下，應(yīng)選擇作物一生中對(duì)水最敏感對(duì)產(chǎn)量影響最大的時(shí)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(diǎn)，選耐旱優(yōu)良品種。不同作物和品種對(duì)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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