基于观测数据-模拟模型相融合的藏北高原草地生态系统碳收支的估算与检验

藏北高原是青藏高原主体,面积约60万平方公里，平均海拔4000米以上，高寒缺氧，自然环境严酷，绝大部分地区的气候、植被和土壤等数据为空白，在我国碳收支评估中是最不确定的地区之一。藏北地区面积巨大，地理位置特殊，系统地开展藏北高原草地生态系统碳循环及其碳收支状况研究，对准确地估算我国陆地系统碳源和碳汇的大小、分布及其变化，编制温室气体排放清单和环境外交谈判都有重要的现实和理论意义。 本研究拟以藏北高原草地生态系统为研究对象，首先对典型样带和样点的气候、植被和土壤数据进行实地观测，再利用这些实测数据对驱动模型运行的区域气候数据和最终模型输出的结果进行多层次的检验，并进行信度分析，最终实现观测数据-模拟模型相融合的藏北高原草地生态系统区域碳收支的估算与检验，使我们在分析我国陆地生态系统碳的源/汇关系的变化方面有新的解释。

本研究基于青藏高原当雄高寒草甸通量观测站定位监测数据，通过整合生态系统光合作用光响应曲线方程和生态系统呼吸指数方程，构建了生态系统NEE估算模型。反演模型参，并探讨其与遥感指数以及气象因子的关系，进而对半小时尺度NEE进行模拟。关键参数改进后的模型，实现由半小时到日的时间尺度推演。预测了未来全球气候变化背景下当雄草地生态系统NEE的影响。结合区域遥感与气候数据，分析了2000-2011年生态系统NEE的年际变化特征，初步揭示藏北地区高寒草地NEE的空间格局。结果如下：.1．光合有效辐射和温度是影响当雄高寒草甸生态系统NEE日变化，土壤水分含量是限制NEE季节变化的主要因子，碳吸收主要集中在6-9月；当雄草地在正常降水年份表现为弱的碳汇，在干旱的年份表现为碳源。降水主导当雄草地生态系统NEE年际变化。.2．利用当雄通量站观测数据，以整合光响应曲线及呼吸指数方程的NEE简化过程模型为基础对模型参数进行了反演。模型参数均呈现明显的季节变化特征，且与NDVI以及气象因子存在良好的相关性。改进后的半小时尺度NEE模型在当雄通量站和海北灌丛高寒草甸通量站均模拟效果良好，说明该模型具有在区域尺度上扩展的潜力。.3．以改进型半小时尺度NEE模型为基础，构建了日尺度NEE模型。验证结果表明年NEE模拟值与实际观测值拟合率高(R2=0.96，p<0.01, Standard Error=5.87 g C m-2 year-1)。根据模型预测结果，未来温度上升和二氧化碳浓度增加背景下（T+1.5℃,CO2=460ppm）当雄草地生态系统年NEE为 -67.9 g C m-2 year-1，有可能成为碳汇。.4．区域模拟表明，藏北高原草地多年NEE值呈现由东向西负值逐渐变为正值并增大的趋势，即东部是明显的碳汇，而西部多为碳源，但碳源汇分布略有交叉。碳源强度较大的地方主要集中在农牧结合区。总体上藏北草地NEE受降水的影响最为明显。.5．在2000-2011年藏北草地年总初级生产力为171.54 g C m-2 year-1, 生态系统总呼吸为162.78 g C m-2 year-1, NEE为-10.74 g C m-2 year-1。藏北草地整体表现为弱碳汇，呈现增强趋势，年NEE由2000年-8.79g C m-2 year-1减少至2011年-10.98g C m-2 year-1。