景观和区域尺度陆地生态系统碳水耦合循环机理过程与固碳能力研究

本项目通过将陆面过程模型Dynamic Land Model（DLM）与通量足迹模型Simple Analytical Footprint model on Eulerian coordinates（SAFE）进行耦合，并采用集合卡尔曼滤波进行模型-数据同化，发展了一套景观和区域尺度上的碳收支定量估算方法。研究以千烟洲涡度相关通量塔为例，精确地估算了其通量足迹区域内的净初级生产力时空分布。研究结果显示，采用双叶模型框架、动态根系法和Kinematic波动模型能够有效地改进陆面过程模型对净初级生产力和蒸发散的模拟；研究区域的通量足迹轮廓存在季节性变化；用数据-模型同化方法优化模型参数能够降低景观和区域尺度上净初级生产力模拟结果的不确定性；采用高精度的下垫面数据能够降低空间异质性对估算结果不确定性的影响；详细对比分析了自下而上（综合Landsat / MODIS 影像、生态系统模型、通量和浓度足迹模型）和自上而下（基于近地面的CO2浓度观测数据，通过浓度footprint 模型和大气传输模型进行反演同化）估算区域尺度碳源汇的方法，降低了区域尺度的碳源汇估算的不确定性。. 本项目的成功实施为定量估算景观和区域尺度上的碳源/汇分布和生态系统固碳能力提供了坚实的理论基础和技术支持，对我国应对气候变化和生态系统规划与建设具有重要的科学意义和实际价值。