[发明专利]一种气候-生态系统耦合建模方法

摘要

本发明公开了一种气候‑生态系统耦合建模方法，属于大数据技术领域，包括一个数据库存储集群和一个并行计算服务器群，在数据库存储集群中存储主要气候要素、主要生态要素和时间演变特征，在并行计算服务器群中构建目标区域气候‑生态耦合数值模型系统，最后对区域气候‑生态耦合数值模型系统进行GIS集成，构建高分辨区域气候‑生态系统耦合预测平台，解决了现有的气候数值模式中的模式误差大的问题。

主权项

一种气候‑生态系统耦合建模方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：气候生态大数据库的建立，并对气候‑生态数据库进行大数据分析，获取气候、生态演变规律：建立一个分布式服务器集群，具体分布式服务器集群又可以细化成一个数据库存储集群和一个并行计算服务器群；数据库存储集群中存储的数据包括主要气候要素、主要生态要素和时间演变特征，所述主要气候要素包括降水、地表气温、地表风场、地表水汽、地表辐射通量和土壤湿度及常规压面要素；主要生态要素包括植被指数、植被覆盖和植被生产力；时间演变特征主要包括变化趋势、可能的波动周期、气候尺度突变现象；并行计算服务器群用来利用经验正交分解EOF技术对重要要素的地理分布变化进行分型分析，分析过去几十年间生态要素空间分布形态的变化和时间演变特征，通过利用经验正交分解EOF技术对重要要素的地理分布变化进行分型分析，分析过去几十年间生态要素空间分布形态的变化和时间演变特征，并且采用回归分析、典型相关CCA、奇异矢量分解SVD和联合EOF分解方法研究分析气候要素和生态要素的相互关系；步骤2：在并行计算服务器群中调试区域大气环流模式和生态系统模式，进行多生态模式模拟试验：选用多个陆面/生态系统模型，对与目标区域相似的模拟区域进行实际气候强迫离线模拟，所述陆面/生态系统模型包括简单生物圈模型PT‑JPL、英国土地环境模拟器JULES、多参数公用Noah陆面模型Noah‑MP、公用陆面模式CLM和陆面生物物理模型IBIS；通过与实测资料和多模式集成资料对比，研究能源、水循环和碳循环过程对气候强迫的适应性以及不同数值模型的模拟刻画能力；步骤3：在并行计算服务器群中构建目标区域气候‑生态耦合数值模型系统，进行气候‑生态耦合数值模型系统的建模和调试，利用耦合数值模型系统对目标区域气候‑生态相互作用及反馈进行数值模拟研究，揭示作用规律，其步骤如下：首先拟以区域大气环流模式为核心组件，根据离线数值模拟结果优选陆面/生态模型，将陆面/生态模型与区域大气环流模式耦合；陆面/生态模型与区域大气环流模式的耦合包括陆表能量和水汽及其他物质的交换，区域大气环流模式向陆面/生态模式提供大气状态量，陆面/生态模式则向区域大气环流模式反馈地表状态量，对两者的交换量与实测或分析场进行长序列对比并进行必要的误差订正；然后拟以全球公用地球系统模式框架为基础，耦合全球大气、海洋、海/陆冰和陆面模块进行全球未来气候积分运算，并将其结果存入数据库存储集群用以驱动区域气候‑生态耦合数值模型系统的未来预测预警；步骤4：对区域气候‑生态耦合数值模型系统进行GIS集成，构建高分辨区域气候‑生态系统耦合预测平台。