张雷明
- 作品数：79 被引量：2,478H指数：19
- 供职机构：中国科学院地理科学与资源研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划中国科学院战略性先导科技专项更多>>
- 相关领域：农业科学生物学天文地球环境科学与工程更多>>
- 温带阔叶红松林生态系统潜热通量模拟——气孔导度组合模型在Shuttleworth-Wallace双源模型中的应用(英文)被引量：2
- 2008年
- 叶片水平的气孔导度组合模型已被成功扩展到冠层水平,并被应用于冬小麦生态系统潜热通量的模拟研究,但该研究仅基于1a的数据,有必要研究模型在更长时间尺度和其它生态系统类型的适用性。以长白山阔叶红松林(CBS)为研究对象,将组合模型进一步应用于Shuttleworth-Wallace双源模型,模拟了CBS3a生长季内的潜热通量,利用涡度相关系统观测的潜热通量数据对模型进行验证,并对比了双源模型与单源模型的模拟结果。结果显示,双源模型较单源模型能取得更高的模拟精度,生长季不同时期的潜热通量模拟值和实测值的日变化较一致。对双源模型模拟值和实测潜热通量的相关分析显示,二者直线回归斜率和R2分别为0.96和0.72。对长白山阔叶红松林生态系统的蒸散和植被蒸腾的季节和年际变异分析发现,影响冠层蒸散和植被蒸腾季节动态的主要因素是饱和差和辐射,而影响它们年际动态的主要因素则是饱和差和温度。
- 黄辉于贵瑞伏玉玲张雷明任传友韩士杰
- 关键词：气孔导度涡度相关蒸散
- 基于模型数据融合的长白山阔叶红松林碳循环模拟被引量：13
- 2009年
- 充分、有效地利用各种陆地生态系统碳观测数据改善陆地生态系统模型,是当前我国陆地生态系统碳循环研究领域亟待解决的重要问题之一。该研究以2003～2005年长白山阔叶红松林的6组生物计量观测数据和涡度相关技术测定的碳通量数据为基础,利用马尔可夫链-蒙特卡罗方法对陆地生态系统模型的关键参数(即碳滞留时间)进行了反演,进而预测了长白山阔叶红松林生态系统碳库、碳通量及其不确定性。反演结果表明,长白山阔叶红松林叶凋落物和微生物碳的平均滞留时间最短,为2～6个月;其次是叶和细根生物量碳,二者的平均滞留时间为1～2a;慢性土壤有机碳的平均滞留时间为8～16a;碳在木质生物量和惰性土壤有机质库中的滞留时间最长,平均滞留时间分别为77～109a和409～1879a。模拟结果显示,碳库和累积碳通量模拟值的不确定性将随着模拟时间的延长而增大。当气温升高10%和20%时,长白山阔叶红松林总初级生产力年总量将分别增加6.5%和9.9%,净生态系统生产力(NEP)年总量的变化取决于土壤温度的变化。若土壤温度保持不变,NEP年总量将分别增加11.4%～21.9%和17.6%～33.1%;若土壤温度也相应升高10%和20%,NEP年总量的增幅反而下降甚至低于原来的水平。假设气候和植被保持在2003～2005年的状态,2020年长白山阔叶红松林NEP年总量为(163±12)gC.m–2.a–1,土壤呼吸年总量为(721±14)gC.m–2.a–1。马尔可夫链-蒙特卡罗方法是反演模型参数、优化模拟结果和评估模拟结果不确定性的有效方法,但今后仍需在惰性土壤碳滞留时间的估计、驱动数据和模型结构的不确定性分析、模型数据融合方法方面进行深入研究,以进一步提高碳循环模拟的准确性。
- 张黎于贵瑞LUO Yiqi何洪林张雷明
- 关键词：贝叶斯估计不确定性
- 增强回归树模型在青藏高原高寒灌丛通量数据插补中的应用被引量：5
- 2022年
- 涡度相关技术连续观测的碳水通量是准确评估生态系统固碳持水等生态功能的重要基础数据,由于通量观测数据的缺失十分常见且比例较高,引入现代机器学习算法以发展缺失数据的插补方法对降低研究结果不确定性具有重要意义。该研究利用青藏高原东北隅高寒金露梅(Potentillafruticosa)灌丛已发布的2003-2005年水、热、CO_(2)通量数据集,结合气温、大气水汽压、风速、太阳短波辐射、表层土壤温度和表层土壤含水量等主要环境因子构建了增强回归树模型(BRT)以插补缺失通量数据,并与中国通量观测研究联盟(China FLUX)的数据序列进行了比对,以评估BRT在通量数据集成分析中的应用。BRT对大样本(N>10000)通量数据具有较好的模拟效果,观测值与模拟值的回归斜率为1.01-1.05(R^(2)>0.80)。BRT表明植被生长季(5-10月)白天30min净CO_(2)交换量(NEE)主要受控于太阳短波辐射和大气水汽压,二者对NEE变异的相对贡献之和为74.7%。表层土壤温度是生长季夜间及非生长季全天30minNEE的主要驱动因子,其相对贡献为68.5%。30min显热通量(H)和潜热通量(LE)均主要受控于太阳短波辐射(相对贡献大于58.6%)。BRT插补的30 min缺失通量数据均显著小于China FLUX的插补结果。除逐日NEE无显著差异外(p=0.14),BRT的逐日生态系统总交换(GEE)、生态系统呼吸(RES)、H和LE极显著小于ChinaFLUX的数据序列分别约17.5%、21.0%、2.7%和2.2%,但由于量级差异较小,二者具有较高的一致性(数据序列的回归斜率在0.95-1.17)。除逐月GEE和RES外,BRT的逐月NEE、H和LE与ChinaFLUX的数据序列无显著(p>0.09)差异。相对于ChinaFLUX数据插补方法,BRT不需要复杂的数学表达就可模拟主要环境因子的非线性作用特征,从而进行缺失通量数据的插补,是通量数据集成分析的一种可行方法。
- 李红琴张亚茹张法伟马文婧罗方林王春雨杨永胜杨永胜张雷明
- 关键词：高寒灌丛
- 2003-2005年中国通量观测研究联盟(ChinaFLUX)碳水通量观测数据集被引量：43
- 2019年
- 基于微气象学理论的涡度相关通量观测技术实现了对生态系统尺度的生产力、能量平衡和温室气体交换等功能和过程的直接测定,其观测数据为陆地生态系统碳水循环过程的机理研究以及碳源/汇和水分利用的时空分布评价提供了重要的观测数据。本数据集为中国通量观测研究联盟(ChinaFLUX)首批观测站点的生态系统通量观测数据,包括森林、草地和农田在内的8个典型生态系统,并基于ChinaFLUX数据处理体系形成了标准化的生态系统碳水通量和关键气象要素数据集。本数据集可以为分析我国典型陆地生态系统对全球变化的响应及其机制提供重要的科学知识和数据基础。
- 张雷明罗艺伟刘敏刘敏苏文苏文何洪林朱治林孙晓敏周国逸周国逸赵新全韩士杰欧阳竹张宪洲张一平刘琪璟闫俊华闫俊华张德强李英年王安志吴家兵李发东赵风华石培礼张扬建何永涛林露湘宋清海王辉民刘允芬
- 关键词：气象要素陆地生态系统
- 基于文献整合的中国典型陆地生态系统初级生产力、呼吸和净生产力数据集被引量：4
- 2019年
- 陆地生态系统与大气间的碳交换是重要的生物地球化学循环过程,包含了生态系统的光合生产和呼吸利用,直接决定了生态系统的物质资源生产、生物多样性维持以及气候调节等功能。本文收集整理了2000–2015年中国区域公开发表的生态系统碳交换通量的文献资料,构建了中国区域典型陆地生态系统生产力和呼吸数据集。本数据集涵盖了森林、草地、农田和湿地等的57个典型陆地生态系统的总初级生产力、生态系统呼吸和净生产力的实测记录。此外,还包含了气候区、植被类型、年均气温和年总降水量等生物和气候信息。本数据集的建立与共享,可为区域生态系统固碳效益评估、生态环境承载力评价、全球变化研究以及生物地球化学循环模型的优化提供重要的数据支持。
- 陈智于贵瑞朱先进朱先进张雷明焦翠翠
- 关键词：陆地生态系统初级生产力净生产力涡度相关碳通量
- 2000-2010年中国典型陆地生态系统实际蒸散量和水分利用效率数据集被引量：3
- 2019年
- 蒸散是陆地生态系统水分循环和能量平衡的关键过程,水分利用效率是反映生态系统碳水循环间耦合关系的重要指标,二者在生态学、农学、水文学、气候学等多个学科中均具有重要的应用价值。涡度相关法被认为是现今唯一能直接测量生物圈与大气间物质与能量交换通量的标准方法,已成为生态系统尺度碳水交换通量观测的主要方法。本文通过整合中国陆地生态系统通量观测联盟(ChinaFLUX)的长期观测数据和中国区域其他观测站点基于涡度相关法发表的文献数据,构建了一套中国典型陆地生态系统实际蒸散量和水分利用效率数据集。本数据集共有实际蒸散量数据记录143条、水分利用效率数据记录96条,涉及5种生态系统类型45个生态系统,时间跨度为2000–2010年。本数据集可以为陆地生态系统碳水循环、生态系统管理和评估、全球变化等相关领域的研究提供数据支持。
- 郑涵于贵瑞朱先进朱先进王秋凤陈智张雷明何洪林苏文孙晓敏韩士杰何洪林赵新全苏文欧阳竹韩士杰周国逸赵新全王辉民欧阳竹张宪洲张扬建石培礼李英年赵亮张一平闫俊华王安志张军辉陈世苹赵风华张法伟周广胜林光辉陈世苹古松赵斌贾根锁张旭东张玉翠
- 关键词：水分利用效率涡度相关陆地生态系统CHINAFLUX
- 长白山阔叶红松林生态系统生产力与温度的关系被引量：7
- 2018年
- 【目的】气候变暖背景下生态系统碳循环的温度敏感性研究是全球变化生态学的主要研究内容之一,森林生态系统生产力对温度的响应和适应机制是理解生态系统的温度敏感性的重要手段,长白山阔叶红松林作为典型的温带森林生态系统及重要的碳汇,研究其生产力对环境温度的响应,对提升中国森林植被碳循环模拟的准确性至关重要。【方法】本研究以长白山阔叶红松林为对象,收集长白山通量站2003—2011年共9年的观测数据,通过进行整合分析,量化了生态系统碳循环的3个关键过程:生态系统总初级生产力、净生态系统生产力和生态系统呼吸的温度响应曲线,并进一步分析环境因子对其最适温的影响。【结果】研究发现总初级生产力、净生态系统生产力的温度响应均表现为一条峰值曲线,并存在最适温,GPP的最适温(tGPP)与NEP的最适温(tNEP)存在显著线性正相关关系。在年际尺度上,一年中最高空气温度的改变是引起tGPP和tNEP变化的主要因素,而年均温和夏季温度对tGPP和tNEP的变化没有显著影响。当最高温度升高1℃时,tGPP和tNEP分别增加0.41和0.66℃。降水、光和有效辐射、饱和蒸汽压差等环境因子对tGPP和tNEP无显著影响,但夏季降水能够降低温度对tGPP的影响。【结论】通过上述研究说明,生态系统的初级生产力及净生产力存在温度适应现象,当研究碳循环与气候变化相互作用的模型时需要充分考虑生态系统生产力的温度适应,从而更加准确地预测碳循环对气候变暖的响应和反馈。
- 石旭霞侯继华王冰雪王安志吴家兵张雷明苏文牛书丽
- 关键词：阔叶红松林碳循环温度敏感性气候因子
- 基于EALCO模型对中亚热带人工针叶林CO2通量季节变异的模拟
- EALCO模型是一个基于生理生态学过程,模拟生态系统下垫面与大气之间水、热和碳通量交换的综合模型。将该模型应用在亚热带常绿针叶林,对其生态系统过程进行了模拟,以深入探讨季节性干旱对生态系统过程的影响。对EALCO模型进行...
- 米娜于贵瑞王盘兴温学发孙晓敏张雷明宋霞王树森
- 关键词：人工针叶林碳通量生态系统过程季节性干旱
- 文献传递
- 陆地生态系统环境控制实验的研究方法及技术体系被引量：3
- 2021年
- 生物及生态系统与环境变化间的反馈关系及其过程机制是生态学研究的重要内容。不同类型的生物环境因素控制实验以及大尺度的联网野外控制实验被认为是认识生态系统响应和适应环境变化过程机制、精细定量表达的有效手段及认知过程的加速器。近年来发展了大型野外物理模拟实验装置网络(如ECOTRON)、生态系统分析与实验平台(AnaEE)、国际干旱实验研究网络(Drought Network)、氮沉降联合实验网络(Nutrient Network),以及基于各区域性生态观测实验站的联网控制实验(如USA-ILTER)。发展大陆尺度联网实验研究平台事业正日益受到学术界的重视,将会在认知生态系统环境响应过程机制方面发挥更重要的作用。基于以上背景,本文综述了生态系统环境控制实验的研究方法和实验体系的发展,明确指出各种类型的生物环境控制实验需要形成联合协作体系,共同解决生态系统对环境变化的响应及适应的基本科学问题。目前的控制实验包括:1)实验室封闭装置内的生物生理生态学控制实验;2)野外实验场的半开放部分环境要素控制实验;3)近自然状态的野外环境控制实验;以及4)基于野外生态站的联网控制实验。进而,本文还深入讨论了陆地生态系统的环境响应及适应过程机制实验系统设计的发展趋势,分析了基于大尺度自然环境梯度实验及生态站尺度的要素控制实验的优势,提出了整合两种实验技术、发展新一代的野外联网实验体系的科学设想,讨论了基于野外联网控制实验的研究体系,论证了研究生态系统对环境变化短期响应和长期适应的规律和机制、生态系统环境响应定量表达的技术途径。若本文提出的控制实验体系设计方案能够得以实施,必将大大促进我国乃至全球生态系统和环境变化科学的研究水平,对我国应对气候变化和生态环境建设具有重要的科学意义。
- 于贵瑞牛书丽李发东李发东陈卫楠
- 关键词：陆地生态系统
- ChinaFLUX CO2通量数据处理系统与应用被引量：83
- 2008年
- CO2通量观测数据的规范处理及其高质量数据产品的发布,是CO2通量及其相关领域研究的前提和基础。为解决目前通量观测数据处理工作中存在的过程繁琐、方法不统一、处理不及时等问题,本研究以MATLAB为开发工具,利用其强大的数学计算功能和可视化GUI技术,集成目前主要的通量数据处理方法,开发了一套具有自主知识产权的中国通量网(ChinaFLUX)通量观测数据处理系统。该系统的处理对象为30min的CO2通量观测数据,其主要处理步骤包括湍流通量计算、观测数据的质量控制/质量保证、缺失观测数据的插补,以及不同时间尺度下碳交换量的分解和计算等。该系统自动化程度高、可视化程度强,为ChinaFLUX通量观测数据处理及服务提供了一个良好的平台。
- 李春何洪林刘敏苏文伏玉玲张雷明温学发于贵瑞
- 关键词：CHINAFLUXMATLAB
