[发明专利]一种区域尺度森林生态系统净碳收支获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡度相关技术与遥感图像处理相结合的技术领域。

背景技术

森林生态系统是陆地生物圈的主体，在减缓全球气候变化中具有不可替代的作用。获取国家或区域尺度上森林生态系统碳源碳汇现状、变化过程及其未来碳汇潜力对于理解全球碳循环机制、应对气候变化和环境外交谈判意义重大。为最大限度减轻履行压力，近20年我国实施了天然林保护、防护林、退耕还林等多项重大林业工程，而目前森林生态系统碳收支大小、空间分布和形成机制等仍存在很大不确定性，因此急迫需要一种准确定量地估算区域尺度森林生态系统净碳收支的技术和方法体系。

森林生态系统碳收支是指在一定时间内特定区域的植被与大气之间碳交换的净通量，即光合作用固定输入与呼吸作用排放输出的平衡状况。涡度相关技术是目前唯一可以直接连续观测生态系统水平上不同时间尺度(半小时/周/月/年)的碳、水汽以及能量通量的方法，在全球范围内广泛应用于森林、灌丛、草地、湿地、农田等主要生态系统类型，在国际通量观测网络注册的通量观测站点已有524个，分布在南纬30°和北纬70°之间的热带到寒带的各种植被区。当前，我国陆地生态系统通量观测网络(ChinaFLUX)自2001年创建以来也已经对主要类型生态系统开展了大量连续的通量观测，积累了长期观测数据。但是涡度相关技术仍是一种小尺度生态系统观测方法，其结果本身只是代表观测塔周边的生态系统碳收支状况，而要进行区域尺度碳收支估算，只能依托遥感技术，以求借助于模型实现由点到面的尺度扩展。卫星遥感技术能够连续获取大范围地表覆盖类型、植被指数、覆盖度、叶片含水量等多种植被冠层参数；可以获取净辐射、地表温度、冠层温度等物理参数；还可以获取地形高程、坡度、坡向等立地条件参数。因此以遥感技术为基础，结合地面通量观测数据，探索一种由点到面进行尺度扩展的模型实现区域尺度森林生态系统净碳收支反演具有很强的现实意义。

本发明使用的MODIS的全称为中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer)。MODIS是搭载在terra和aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器，全球许多国家和地区都在接收和使用MODIS数据。MODIS用于对陆表、生物圈、固态地球、大气和海洋进行长期全球观测。

MODIS仪器的对地观测：MODIS仪器的地面分辨率为250m、500m和1000m，扫描宽度为2330km。在对地观测过程中，每秒可同时获得6.1兆比特的来自大气、海洋和陆地表面信息，日或每两日可获取一次全球观测数据。

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发明内容

本发明的目的是为了解决涡度相关技术仅能代表观测塔周边生态系统碳收支状况而不能反映大范围森林生态系统碳收支状况的问题，而提出的一种区域尺度森林生态系统净碳收支获取方法。

区域尺度森林生态系统净碳收支获取方法，其实现步骤为：

步骤一、选择群落结构、树种组成、林龄、海拔和地理位置差异较大的森林通量观测站点；

步骤二、进行MODIS数据获取及预处理，具体方法如下：

A、下载8天合成的MOD09A1地表反射率数据，计算获得增强型植被指数EVI：

EVI=2.5ρnir-ρredρnir+(6ρred-7.5ρblue)+1]]>……公式1