[发明专利]具有生物物理意义的森林种植水资源效应评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种具有生物物理意义的森林种植水资源效应评估方法及系统，涉及水资源评估领域，所述方法包括根据所述森林地表能量‑陆地水量平衡模型和所述非森林地表能量‑陆地水量平衡模型，构建具有生物物理意义的森林种植水资源效应定量评估模型，并获得水资源效应系数和利用所述水资源效应系数评估植被覆盖变化对区域森林水资源产生的影响，所述系统包括输入单元、第一处理单元、第二处理单元、第三处理单元和评估输出单元。本发明以更为全面、准确地定量评估不同区域植被覆盖变化下森林增减水资源效应，避免不科学的大规模植树造林活动削弱森林生态系统对气候变化的重要缓解作用。

技术领域

本发明涉及水资源评估领域，具体涉及一种具有生物物理意义的森林种植水资源效应评估方法及系统。

背景技术

全球气候变暖以及水资源短缺是全球面临的两个重大环境问题，严重制约着全社会的可持续发展。作为覆盖全球30％以上陆地面积的森林生态系统，可以通过光合作用吸收二氧化碳，释放出氧气的“碳汇”过程把大气中的二氧化碳以生物量的形式固定下来。国际社会普遍认为，通过植树造林，可在很大程度上以较低的成本减少温室气体排放，从而缓解全球气候变化。然而，大面积的植树造林也会对地区水资源产生不同程度的影响。目前，国内外的研究表明，植被覆盖变化对森林产水量影响主要包括负效应(森林减少产水量)、无效应以及正效应(森林增加产水量)。如何权衡森林的碳汇作用和可能带来的增减水资源效应成为了政府农林业管理决策的新难题，直接影响国家生态发展建设和应对气候变化的科学决策。

过去关于森林产水量的评估，大多基于配对集水区的站点布点实验，实地对比观测森林覆盖流域和非森林覆盖流域或者两个森林覆盖面积差异较大的流域之间的产水量差异。该类实验对观测样地的要求很高，例如两个对比样地间必须具有地理位置靠近以及大小、方位、海拔、局地气候等方面均比较接近的特点，因此目前全球符合配对要求的实验样地并不多(约250组)。此外，由于受监测周期长、成本高、空间获取能力差等因素的影响，配对实验基本限于某个区域或站点，无法得出普遍性的研究结论。然而，准确快速评估不同地区森林种植的增减水资源效应是科学制定地区乃至国家森林管理政策的关键。

随着技术的发展，遥感的快速和高覆盖度特征，可以快速获取大尺度的森林植被覆盖信息，为研究植被覆盖变化与森林水资源影响效应之间的关系提供了契机。然而基于实地观测发现的植被覆盖变化对森林产水量的完全相反的结论(森林减少产水量、无效应、森林增加产水量)意味着单纯从森林面积、森林覆盖去定论或者评估森林的增减水资源效应是远远不足的，甚至会得出错误的结论，从而导致不科学的决策。

也有学者开展了森林水文模型方面的研究，试图对森林的增减水资源效应进行评估，但是这些模型往往仅仅简单的考虑地面特征因子和背景气候条件的影响。然而实际上，森林生态系统内的水热分配是两个互相耦合的生态过程，产水量很大程度上受能量的调控。不同地区不同类型的森林植被种植，将通过其特有的森林生物物理特性，影响该地区地表能量的重新分配，引起周围环境的增降温效应，从而对该区域的森林产水量起不同程度的反馈。要构建科学精确的森林增减水资源效应定量评估模型，必须同时考虑森林生物物理特性所引起的能量重新分配过程。

构建一套具有生物物理意义的森林种植水资源效应精确评估模型，将有利于我们准确评估不同区域植被覆盖变化下森林增减水资源效应，具有重要的科学意义；特别是对于开展大面积森林恢复管理的中国国情现状，具有重要的社会价值，可以避免不科学的植树造林活动削弱森林生态系统对气候变化的重要缓解作用，为未来如何应对全球气候变化带来的不利影响以及制定具有可实施性的、战略性的政府规划提供科学理论指导。

发明内容

针对现有技术中的无法准确快速评估不同地区森林植被的增减水资源效应，本发明提供一种具有生物物理意义的森林种植水资源效应评估方法及系统，以更为全面、准确地定量评估不同区域植被覆盖变化对森林水资源产生的影响，避免不科学的大规模植树造林活动削弱森林生态系统对气候变化的重要缓解作用，为未来如何应对气候变化带来的不利影响以及合理地开展植树造林规划管理提供科学指导。