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VPM模型最大光能利用效率参数优化对不同森林生态系统GPP模拟的影响 被引量：1
1
作者 杨甫禹 张弥 +1 位作者 肖薇 石婕 《林业科学》 北大核心 2025年第3期86-99,共14页
【目的】分析植被光合作用模型(VPM)中关键参数最大光能利用率(ε_(0))在不同气候区森林生态系统是否存在差异及其主要原因,并选择出具有普遍适用性的最大光能利用率参数化方案,以期深化对森林生态系统植被生产力估算过程中不确定性的认... 【目的】分析植被光合作用模型(VPM)中关键参数最大光能利用率(ε_(0))在不同气候区森林生态系统是否存在差异及其主要原因,并选择出具有普遍适用性的最大光能利用率参数化方案,以期深化对森林生态系统植被生产力估算过程中不确定性的认知,为提高模型模拟精度与降低模型参数不确定性提供参考。【方法】利用4种参数化方案——BPLUT查表法、Michealis-Menten光响应曲线方程拟合、生长季增强型植被指数最大值(EVI_(max))指数拟合以及Mointeith方程推导法对VPM中的最大光能利用率(ε_(0))进行估算,基于4种参数化方案的估算结果对中国地区4个森林生态系统总初级生产力(GPP)进行模拟,与涡度相关观测到的总初级生产力(GPP)进行比较并结合各项模型评价指标(决定系数R^(2)、均方根误差RMSE、一致性系数d及平均相对误差MRE)对VPM模拟结果进行评估。【结果】长白山、千烟洲、鼎湖山与西双版纳站点的ε_(0)值分别为:(0.65±0.14)、(0.47±0.10)、(0.44±0.09)和(0.69±0.12)g·mol^(−1)。在季节尺度上,利用各站点最优参数化方案模拟的GPP与观测GPP相比,其均方根误差(RMSE)较最不适用的参数化方案在长白山、千烟洲、鼎湖山和西双版纳分别降低了55.1%、38.1%、48.6%和34.3%;在年际尺度上,各站点最优参数化方案模拟GPP的平均相对误差(MRE)在长白山、千烟洲、鼎湖山和西双版纳分别为−7.9%、−24.3%、−7.4%和−3.0%,小于最不适用的参数化方案模拟的结果(长白山:35.8%;千烟洲:−53.4%;鼎湖山:29.8%;西双版纳:25.4%)。【结论】不同参数化方案在同一个站点的ε_(0)值差异较大,且相同参数化方案下,不同站点间的ε_(0)值存在差异,造成这种差异的主要原因与各参数化方案本身的结构属性及不同区域水热条件差异有关。Mointeith方程推导法为长白山、千烟洲与鼎湖山地区ε_(0)最优的参数化方案;生长季增强型植被指数最大值(EVI_(max))指数拟合的参数化方案在西双版纳地区最适用。 展开更多
关键词 最大光能利用率 参数化方案 vpm模型 总初级生产力
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基于VPM与MOD17产品的中国农田生态系统总初级生产力估算比较 被引量：23
2
作者 牛忠恩 闫慧敏 +2 位作者 陈静清 黄玫 王绍强 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期191-198,共8页
VPM(vegetation photosynthesis model)与PSN(photosynthesis)模型是2个基于MODIS数据估算生态系统总初级生产力(gross primary productivity,GPP)的光能利用率模型,该文对比了VPM和PSN模型在中国农田生态系统估算中的结果并对其差异形... VPM(vegetation photosynthesis model)与PSN(photosynthesis)模型是2个基于MODIS数据估算生态系统总初级生产力(gross primary productivity,GPP)的光能利用率模型,该文对比了VPM和PSN模型在中国农田生态系统估算中的结果并对其差异形成的原因进行了分析。研究表明:1)在位于冬小麦-夏玉米二熟区的中国科学院禹城综合试验站以及种植春玉米的盈科灌区绿洲站,与碳通量观测数据相比,VPM模拟结果分别高估3.82%、12.08%,基于PSN模型利用MODIS数据计算的MOD17产品则分别低估53.35%、63.03%;2)在中国农田生态系统,MOD17产品普遍低于VPM模拟结果,在西北、东北及黄淮海等地区约低于50%以上,在南方地区低于不到30%;3)在中国北方旱作区,MOD17产品与VPM模拟结果呈强相关关系,相关系数为0.85,模型中的最大光能利用率参数是导致MOD17产品在北方旱作种植区低于VPM模拟结果的主要原因。 展开更多
关键词 模型 估算 农作物 最大光能利用率 总初级生产力 vpm MOD17产品
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基于VPM-THINC/QQ模型的波浪高保真模拟 被引量：8
3
作者 聂隆锋 赵西增 +2 位作者 张志杭 童晨奕 王辰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1043-1053,共11页
为实现波浪传播的高保真数值模拟,采用包含单元均值和点值(volume-average/point-value method,VPM)的有限体积法求解纳维-斯托克斯方程和具有二次曲面性质和高斯积分的双曲正切函数(THINC method with quadratic surface representatio... 为实现波浪传播的高保真数值模拟,采用包含单元均值和点值(volume-average/point-value method,VPM)的有限体积法求解纳维-斯托克斯方程和具有二次曲面性质和高斯积分的双曲正切函数(THINC method with quadratic surface representation and Gaussian quadrature,THINC/QQ)方法来重构自由面,建立以开源求解库OpenFOAM底层函数库为基础的VPM-THINC/QQ模型.在本模型中添加推板造波法实现波浪的产生功能,采用松弛法实现消波功能,构建高精度黏性流数值波浪水槽.分别采用VPM-THINC/QQ模型和InterFoam求解器(OpenFOAM软件包中广泛使用的多相流求解器)开展规则波的数值模拟,重点探究网格大小和时间步长等因素对波浪传播过程的影响,定量地分析波高衰减程度;为验证本模型的适应性,对长短波进行模拟.结果表明,在相同网格大小或时间步长条件下,VPM-THINC/QQ模型的预测结果与参考值吻合较好,波高衰减较少,且无相位差,在波浪传播过程的模拟中呈现出良好的保真性.本文工作为波浪传播的模拟研究提供了一种高精度的黏性数值波浪水槽模型. 展开更多
关键词 高保真 波浪传播 vpm-THINC/QQ模型 规则波 求解器 数值耗散
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松嫩平原玉米秸秆遥感估算及其保护性耕作潜力分析
4
作者 卓开锃 杨凤芸 杜嘉 《地理科学》 北大核心 2025年第9期2096-2106,共11页
本研究基于Google Earth Engine(GEE)平台,结合Sentinel-2时间序列遥感影像、气温、辐射数据以及文献中的收获指数,应用改进的Vegetation Photosynthesis Model(VPM)对松嫩平原的秸秆产量进行了估算。遥感影像用于提取植被生长和水分状... 本研究基于Google Earth Engine(GEE)平台,结合Sentinel-2时间序列遥感影像、气温、辐射数据以及文献中的收获指数,应用改进的Vegetation Photosynthesis Model(VPM)对松嫩平原的秸秆产量进行了估算。遥感影像用于提取植被生长和水分状况,温度与辐射数据则用于模拟模型中的生物物理过程。模型验证方面,研究通过实测数据和县级统计数据对遥感估算结果进行了验证。在此基础上,依据保护性耕作的定义和实施条件,结合估算的秸秆产量和气候数据,分析了松嫩平原的保护性耕作潜力。研究结果表明,2022年秸秆估算产量与县级统计数据的相关系数R^(2)为0.93,均方根误差(RMSE)为17.52万t;实测与估算的秸秆产量相关系数R^(2)为0.62,RMSE为936.4 kg/hm^(2),改进的VPM模型在秸秆产量估算中的准确性较好。基于气候和秸秆产量条件,松嫩平原有94.93%的区域适宜进行保护性耕作。研究证实了VPM模型在玉米(Zea mays)秸秆产量估算中的有效性,并对松嫩平原的保护性耕作潜力进行了评估。研究可为秸秆资源的综合利用与区域保护性耕作的实施提供科学数据支持,为农业可持续发展提供理论依据。 展开更多
关键词 Vegetation Photosynthesis model(vpm) Sentinel-2 秸秆产量 保护性耕作潜力
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基于MODIS影像的藏北高寒草甸的蒸散模拟 被引量：7
5
作者 付刚 沈振西 +2 位作者 张宪洲 武建双 石培礼 《草业学报》 CSCD 北大核心 2010年第5期103-112,共10页
在高寒草甸生态系统中,蒸散(evapotranspiration,ET)是水循环中一个非常重要的组成部分。为了更好的模拟蒸散,本研究计算了生态系统尺度的水分利用效率(WUEEC)。相关分析和多重逐步线性回归分析结果表明,影响WUEEC的主要因子为归一化植... 在高寒草甸生态系统中,蒸散(evapotranspiration,ET)是水循环中一个非常重要的组成部分。为了更好的模拟蒸散,本研究计算了生态系统尺度的水分利用效率(WUEEC)。相关分析和多重逐步线性回归分析结果表明,影响WUEEC的主要因子为归一化植被指数(NDVI)、空气相对湿度(Ha)和显热通量(H)。在此基础上,分别建立了WUEEC与NDVI、Ha和H的线性回归方程(其中,H的模拟值WUEH和WUEEC差异显著),利用建立的WUEEC的回归方程和植被光合模型(VPM)估计的总初级生产力(GPPVPM)模拟了生态系统尺度的蒸散。模拟的蒸散(NDVI的模拟值ETNDVI,Ha的模拟值ETHa)和通量观测的蒸散(ETEC)的简单线性方程分别为ETNDVI=1.2985ETEC(R2=0.8029,n=46,P<0.0001)和ETHa=1.3118ETEC(R2=0.7487,n=46,P<0.0001),这表明ETNDVI和ETHa都能够比较准确地反应ETEC,但仍然存在较大的差异,本研究采用多重逐步线性回归的方法定量分析了造成该差异的原因:ETEC和ETNDVI的差异(ETEC-ETNDVI)主要受光合有效辐射(PAR)和GPPVPM的影响;而ETEC和ETHa的差异(ETEC-ETHa)主要受PAR、GPPVPM和增强型植被指数(EVI)的影响。 展开更多
关键词 蒸散 水分利用效率 植被光合模型 藏北高原 高寒草甸
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退耕还林还草工程对黄土高原植被总初级生产力的影响 被引量：38
6
作者 尤南山 董金玮 +2 位作者 肖桐 刘纪远 Xiao Xiangming 《地理科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2020年第2期315-323,共9页
采用Landsat解译的2000年和2015年土地利用/覆盖数据和VPM模型(Vegetation Photosynthesis Model)模拟的2000~2016年总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)数据,识别出了近16 a黄土高原退耕还林还草的空间范围,并估算了GPP的年... 采用Landsat解译的2000年和2015年土地利用/覆盖数据和VPM模型(Vegetation Photosynthesis Model)模拟的2000~2016年总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)数据,识别出了近16 a黄土高原退耕还林还草的空间范围,并估算了GPP的年际变化趋势。在此基础上,对比分析了退耕区和未退耕区GPP年际变化的差异,从而揭示退耕还林还草工程对GPP年际变化的影响。结果显示,2000~2015年,黄土高原退耕还林还草面积约3.5万km2,占2000年耕地面积的16.8%。期间,GPP呈增加趋势,GPP显著上升区域占全区面积的67.3%,平均增速24.1 g/(m^2·a)(以C计,下同)。虽然退耕区多年平均GPP低于未退耕区,但退耕区GPP年际增速和相对变化率明显高于未退耕区,分别提高了5.9 g/(m^2·a)和1.5%。 展开更多
关键词 退耕还林还草 GPP 黄土高原 LANDSAT vpm模型
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利用多源数据估算黑河流域总初级生产力 被引量：3
7
作者 童志辉 熊助国 +2 位作者 孙睿 刘向铜 王东东 《干旱区地理》 CSCD 北大核心 2020年第2期440-448,共9页
总初级生产力(GPP)决定了进入陆地生态系统的初始物质与能量,但由MODIS GPP产品获取的GPP在地表覆盖复杂的黑河流域却不足以准确的反映生态系统物质与能量的分布。因此,利用MODIS影像数据、ASTER GDEM数据、30 m分辨率土地利用覆被数据... 总初级生产力(GPP)决定了进入陆地生态系统的初始物质与能量,但由MODIS GPP产品获取的GPP在地表覆盖复杂的黑河流域却不足以准确的反映生态系统物质与能量的分布。因此,利用MODIS影像数据、ASTER GDEM数据、30 m分辨率土地利用覆被数据和中国区域地面气象要素驱动数据,驱动VPM模型模拟黑河流域2015年5~10月的总初级生产力,并据此揭示黑河流域GPP在生长季的时空格局,时间分辨率为8 d,空间分辨率为500 m。研究结果表明:VPM模型估算结果的精度高于MODIS GPP产品,判定系数增长了45.5%,总均方根误差降低了57.0%;黑河流域生长季累积GPP总体呈现出中游最高、上游其次、下游最低的显著空间分布梯度格局;全境与局部有植被覆盖区域的日GPP均呈先增加后减少倒U型变化规律,且前者在7月下旬达到最高值;植被覆盖率极低的地表区域生长季内的日GPP在基本稳定中上下波动,稳定值处于1 gC·m-2·d-1附近。 展开更多
关键词 vpm模型 多源数据 总初级生产力 时空格局 黑河流域
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