基于卫星遥感的林火碳排放模型研究

林火是控制森林演替和碳循环的重要因子。获取高精度的火迹地生物量数据及林火面积、燃烧效率和排放因子等林火关键参数是准确估算林火温室气体排放量、评估林火温室效应的基础。本研究将利用多源遥感数据，根据决策知识实现高精度的林火迹地面积的估算；通过遥感反演的地表时空多变要素与过程模型相结合的方法，估算火灾发生前林火迹地的生物量；通过人工神经网络模型，训练林火实验中获取的各种样本数据（火烧迹地调查数据、森林清查资料数据和气象数据等），实现像元尺度燃烧效率的反演；根据模型反演的林火迹地面积、生物量以及燃烧效率，建立以遥感数据为基础的新型林火碳排放模型，实现区域尺度林火碳损失和CO2、CO、CH4和NMHC排放的准确估算，为进一步估算我国林火温室气体排放量奠定基础。

林火是控制森林演替和碳循环的重要因子。林火将大量的CO2、CO、CH4等温室气体转移到大气中，对以全球变暖为代表的气候变化造成了非常复杂的影响，因此准确估算估算林火温室气体排放量对评估林火排放温室效应具有重要意义。本项目主要研究内容和成果体现在以下三方面:. 1. 卫星遥感林火温室气体排放区域模型. 以中国北方大兴安岭砍都河和嘎拉山林场2006年林火为重点研究对象，以MODIS、FY-3、TM、NOAA等卫星数据，结合地面调查、林火和林业清查资源等，研究了高精度林火面积提取和估算、林火燃烧因子和林火区地上可燃物计算方法，建立了基于遥感的林火温室气体排放计算方法并计算了2006年砍都河林场林火温湿气体排放量，结果与类似研究结果相当。同时，比较分析了不同分辨率遥感数据计算林火温室气体排放量的尺度效应。. 2. 林火气象、地形和植被对林火面积和燃烧程度影响及遥感大气辐射校正对多光谱归一化燃烧指数的影响. 以大兴安岭呼中地区2000-2010年林火为样本，通过遥感数据、野外调研和历史数据分析林火气象、地形和植被对林火面积和燃烧程度的影响以及遥感大气辐射校正对多光谱归一化燃烧指数影响。结果显示，大兴安岭地区林火燃烧面积或范围主要和可燃物的含水量以及气象条件等林火气象因素有关，林火烈度更多受制于植被类型和坡向、坡度等地形因素；随着林火面积变化各种影响因素的重要性不同；气候变暖有可能导致该地区的林火的面积等增大。要精确研究区域内林火火烈度的长期变化趋势，遥感数据的大气辐射校正是关键，大部分大气辐射校正改进了林火一化燃烧指数反映的林火烈度，相对校正法大气校正效果更好。. 3.辽宁省森林植被碳储量和固碳速率变化. 利用CBM-CFS3模型，结合森林资源相关数据，研究了辽宁地区森林植被碳储量、固碳速率以及不同树种碳储量的密度，并针对造林和不造林两种情景，模拟研究了造林对森林植被碳储量和固碳速率的影响。结果显示辽宁省森林植被碳密度呈东高西低的分布规律，辽东地区森林多为成熟林和过熟林，未来植被碳密度增加潜力不大，辽宁南部和北部的中幼龄林未来将成为植被碳密度增长的高值区。在假设未来不造林的情景下，辽宁省森林植被碳储量上升缓慢， 固碳速率下降较快；在无林地造林情景下，全省森林植被碳储量、 固碳速率将明显提高。