中国2000年1km植物功能型分布图_冉有华
第31卷 第4期2016年8月
遥 感 技 术 与 应 用
REMOTESENSING TECHNOLOGY AND APPLICATION
Vol.31 No.4
Au2016g.
,[]引用格式:RanYouhuaMaHanin.1kmPlantFunctionalTesMaoverChinain2000J.RemoteSensin qgyppg ,():[]冉有华,马瀚青.中国2遥感TechnoloandAlication2016,314827832.000年1km植物功能型分布图[J. -gypp ():]技术与应用,2016,314827832.-
:/doi10.11873.issn.10040323.2016.4.0827-j
中国2000年1km植物功能型分布图
32,3
,冉有华1,马瀚青1,
(中国科学院西北生态环境资源研究院,甘肃兰州 71.30000;
)中国科学院兰州文献情报中心,甘肃兰州 7中国科学院大学,北京 12.30000;3.00049)摘要:植物功能型(已被广泛用于生物地理模型、生物地球化学模型、PFT,PlantFunctionalTes yp陆面过程模型和全球动态植被模型,用以预测全球变化情景下生态系统结构与功能的变化。本数),据基于近年发布并广泛应用的中国1k根据土地覆盖类型与植物功m土地覆盖图(MICLCover能型的气候转换规则,结合中国科学院青藏高原研究所(最新发展的中国区域近3ITPCAS)0a大气驱动数据,实现了中国2间接验证表明该数据在1k000年1km植物功能型分布制图,m0.1°
尺度上具有更高的精度,是中国区域的生态学相关研究和陆面过程模拟中植物功能型数据的重要选择。
关 键 词:植物功能型;植被动态模型;生态;数据
()中图分类号:TP79 文献标志码:A 文章编号:10040323201604082706 ---
1 引 言
植被在陆地表层系统中扮演着重要的角色,植被变化影响着陆地表层与大气之间的能量、水量、动
]13-
。精确的全球及区域植被制图是陆量和碳交换[
基于土地覆盖类型的植被参数化方法本身存在一些问题,例如其假设某一覆盖类型内部的植被具有相
6]
。其次,现代陆面过程似的功能是明显不成立的[
植被动模型越来越多地集成了对植被动态的模拟,态模拟客观上要求利用植物功能型(PlantFunc -,)进行新一代陆面过程模型中的tionalTesPFTs yp
]617-
。植被表达[
植物功能型(是根据植物种的生态系统功PFT)能及其资源利用方式而对宠大的植物种进行的组合,每一种植物功能型共享相似的植物属性,是将植物种的多样性简化为植物功能和结构的多样
]911-
。植物功能型的概念受到生态学家特别是生性[
13]
。其基本假设是全球重要态系统建模者的推崇[
地表层过程研究的重要方面,一系列气候变化、碳循环及生态系统变化模拟所需的参数都由植被类型派生而出。传统的陆面过程模型利用土地覆盖类型来
]45-
,确定许多生物物理参数[如SIB、CLM模型的早
期版本的许多时不变参数(如植被反照率、冠顶高
]45-
,度、叶倾角分布)是依赖土地覆盖类型给定的[在
没有现实可行的方法得到这些参数空间分布的情况下,基于土地覆盖类型的植被参数化方法在这些早期的陆面过程模型中获得了重要成功。
然而,现代的陆面过程模型通过耦合植被动态基于土地模型来模拟植被变化对气候系统的反馈,
]68-
。首先,覆盖类型的植被表达已经不能满足要求[
的生态系统动态可以通过有限的植物功能型表达和模拟。目前,植物功能型已被广泛用于生物地理模型、生物地球化学模型、陆面过程模型和全球动态植
18]
,被模型[如美国国家大气研究中心(的陆NCAR)
;收稿日期:修订日期:2016040620160715----
),)基金项目:国家自然科学基金项目(中国科学院兰州文献情报中心主任基金项目(联合资助。41471359、41001241Y6AJ083009
,:。作者简介:冉有华(男,甘肃镇原人,助理研究员,主要从事环境遥感与G1980-)IS应用研究。E-mailranh@lzb.ac.cny
遥感技术与应用第卷面过程模型已经将原来应用土地覆盖图变为应用植
19]
。植物功能型已经被用于动态全球物功能型图[
精度的中国区域2000年1km分辨率的植物功能型分布图,将为中国区域的生态学相关研究和陆面过程模拟提供重要的数据支持。
植被模型(中,用以预测全球变化情景下生DGVM)
]13,2022-
。态系统结构与功能的变化[
获取可靠的植物功能型分布越来越受到全球变化研究领域的重视,开展全球和区域植物功能型制图,发展更高精度的植物功能型分布图,将有利于全球和区域碳循环,气候和生态系统模型预测能力的提高。已有研究表明,利用不同的植物功能型数据
11,19]
,集对全球气候模型结果有显著影响[这进一步
2 数据生产方法
研究表明,土地覆盖类型与植物功能型具有一定的转换关系,这种转换关系与一系列的气候因子
11]
(。因此,如温度、积温、降水量)有关[可以基于高
质量的土地覆盖图,结合辅助数据开展快速的植物功能型制图。正是基于以上思路,本文利用Bonan
11]等[提出的土地覆盖类型与植物功能型的气候转
证明了高质量植物功能型分布图对于全球变化研究的重要性。
目前,在全球尺度上已有一些植物功能型分布如MO产品可用,DISPFT产品和CLM模型自带
23]
,的一些植物功能型分布图[但这些产品精度很
]2425-
。本文提供了一种更高特别是在中国区域[低,
),换规则(表1基于融合了多源数据的中国2000年
[26]
),结合中国科学1km土地覆盖图(MICLCover
最新发展的中国区域院青藏高原研究所(ITPCAS)27]
,大气驱动数据[实现了中1979~2012年的0.1°
国2000年1km植物功能型分布制图。
11]
表1 植物功能型与土地覆盖类型的气候转换规则[
1
Table1 Plantfunctionaltesandtheirderivationfrom1kmlandcoverdataandclimaterules1 yp
[]
植物功能型温带常绿针叶树北方常绿针叶树落叶针叶树热带常绿针叶树湿带常绿针叶树热带落叶阔叶树温带落叶阔叶树北方落叶阔叶树温带常绿阔叶灌木温带落叶阔叶灌木北方落叶阔叶灌木极地碳三草地碳三草地碳四草地农作物
土地覆盖类型常绿针叶树常绿针叶树落叶针叶树常绿阔叶树常绿阔叶树落叶阔叶树落叶阔叶树落叶阔叶树
灌木灌木灌木草地草地草地农作物
气候规则
Tc9℃和GDD>1200>-1 Tc9℃或GDD≤1200≤-1
无Tc5.5℃>1Tc5.5℃≤1Tc5.5℃>1
-15℃<Tc5.5℃和GDD>1200≤1
Tc5℃或GDD≤1200≤-1
/Tc9℃和GDD>1200和Pann20mm和Pwin3Pann>-1 >5>2/)Tc9℃和GDD>1200和(Pann20mm或Pwin3Pann>-1 ≤5≤2
Tc9℃或GDD≤1200≤-1
GDD<1000
GDD>1000和(Tw≤22℃或温度大于22℃的月份降水Pmon≤25mm)
GDD>1000和Tc2℃和最干月降水Pmon5mm >2>2
无
()T注:ac为最冷月温度;Tw为最热月温度;GDD为大于5℃积温;Pann为年降水量;Pwin为冬季降水;Pmon为月降水;
()如果G则假设在一个1kbDD>1000并且既不满足C3也不满足C4的标准,m的网格中两者各占50%
ICLCover土地覆盖数据是在评价中国已有 M
基于证据推理算法,融合了土地覆盖数据的基础上,
[8]
、中国1∶12000年中国1∶10万土地利用数据200
29]
、万植被图集的植被型分类[中国1∶10万冰川[1]30]
、图[中国1∶1和200万沼泽湿地图3001年
新了中国湿地分布,增加了中国冰川编目的冰川分布信息,使分类系统更加通用。验证结果表明,该数据集是全国1km尺度上适合模型应用的高质量的土地覆盖数据,该数据已经得到了广泛应用。ITPCAS大气驱动数据将全国740多个气象台
[2]
站观测数据与P及卫星辐射rinceton再分析数据3和降水产品相融合,在偏差校正和时空分辨率两个方面有较大提高。对于降水产品,融合了全国740多个气象台站降水观测与热带降雨测量卫星
,MODIS土地覆盖产品(MOD12Q1)MICLCover采
融合产生的土地覆盖数据在保用IGBP分类系统,持了中国1∶10万土地利用数据总体精度的同时,补充了中国植被图植被类型及植被季相的信息,更
第期冉有华等:中国年植物功能型分布图[3]
、TRMM降水分析数据3APHRODITE降水数
34]据[和GLDAS降水产品。ITPCAS大气驱动数
3 数据组织
产生的中国1km植物功能型分布图如图1所该分布图的元数据信息如表2所示,植物功能型示,
分类体系如表3所示。
,据的空间分辨率是0.时间分辨率是3h,时间跨1°并在持续更新。度为1979~2012年,
具体的数据处理步骤为:ICLCover中混①M
[5]36-交林的处理。具体方法是利用G中的LC20003信息替换MICLCover中的混交林,原因是
4 数据质量控制与精度检验
本数据的精度没有经过直接检验,数据的不确定性可能来源于所用的中国2000年1km土地覆盖图()、转换规则的不确定性及IMICLCoverTPCAS的降
水和气温数据的误差。但MICLCover数据和ITP-土地覆盖类型与植物功CAS数据都经过严格的检验,
能型的转换规则也经过了较长时间的应用和检验,基础数据的数据质量是本数据质量的保证。
本数据已经在越来越多的研究中得到应用,如(美国科学院院报》上的一篇文2015年《PNAS)
37]
在评估蒙古高原湖泊过去3章[0a变化的研究中
该分类系统中没GLC2000采用USGS分类系统,
有混交林,并且其基于一年时间序列的SPOTve -g根etationNDVI数据并参考中国区域的数据生成,
[5]
的评价结果,其具有相对较高的精度;据Ran等2TPCAS大气驱动数据②气候因子的处理。利用I
中的气温和降水数据,处理得到土地覆盖类型划分包括3所需的气候因子,0a平均的最冷月温度()、、、最热月温度(大于5℃积温(年TcTw)GDD)
、冬季降水(降水量(Pann)Pwin)和月降水(;Pmon)③结果生成。根据表1定义的土地覆盖
类型与植物功能型的气候转换规则,产生中国1km植物功能型图。
利用了该数据,研究发现,我国内蒙古自治区与蒙古国的湖泊消退程度及成因明显不同,
为该地区的生
图1 中国2000年植物功能型分布图
Fi.1 PlantfunctionaltesmainChinain2000 gypp
遥感技术与应用第卷表2 中国植物功能型分布图数据信息Table2 ThebasicinformationofPlantFunctional
maoverChinaTes pyp
数据库(集)中文名称数据库(集)英文名称
中国1km植物功能型图
PlantFunctionalTesMaoverChina ypp 冉有华,中国科学院寒区旱区环境与工程
数据作者
研究所遥感与地理信息科学研究室,ranh@lzb.ac.cny
数据时间范围地理区域空间分辨率数据格式数据量
2000年整个中国陆域1000m
ESRIGRID 6.32MB
ProectionLBERS AjS84Datum WGSheroidS84 WGp
UnitsTERS MEZunits NO
投影方式
0Xshift 0.Yshift0 0.Parameters
25 0 0.0 /*1ststandardarallel p
47 0 0.0 /*2ndstandardarallel p0 /*centralmeridian105 0 0.
数据服务系统网址
数据DOI
://httwestdc.westis.ac.cnpg:/doi10.3972westdc.001.2013.db
态保护和资源开发提供了依据。
5 数据获取与使用说明
中国2000年植物功能型分布图数据基于中国)和中国科学2000年1km土地覆盖图(MICLCover
院青藏高原研究所(大气驱动数据,这两ITPCAS)个数据及中国2000年植物功能型分布图数据都可//通过中国寒区旱区科学数据中心(httwestdc.p:
下载。数据下载后可用Awestis.ac.cn)rcGIS软g件直接读取,数据中的类型代码与本文表3中的编码相对应。使用过程中请参考并引用本文。该数据可应用于中国区域的生态学相关研究和植被动态模拟。版权声明:数据版权归数据作者及所在单位所有,但不存在利益冲突。
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表3 中国植物功能型分类体系
Table3 Classificationsstemoflantfunctional yp
temaoverChina ypp
编码1234567891011121314151617181920
中文名称温带常绿针叶树北方常绿针叶树落叶针叶树热带常绿阔叶树温带常绿阔叶树热带落叶阔叶树温带落叶阔叶树北方落叶阔叶树温带常绿阔叶灌木温带落叶阔叶灌木北方落叶阔叶灌木极地碳三草地碳三草地碳四草地作物永久湿地城市与建筑用地
雪冰裸地与稀疏植被
水体
英文名称
,Needleleafeverreentreetemerate gp,Needleleafeverreentreeboreal g
Needleleafdeciduoustree ,Broadleafeverreentreetroical gp,Broadleafeverreentreetemerate gp,Broadleafdeciduoustreetroical p,Broadleafdeciduoustreetemerate p,Broadleafdeciduoustreeboreal ,Broadleafeverreenshrubtemerate gp,Broadleafdeciduousshrubtemerate p,Broadleafdeciduousshrubboreal
,C3grassarctic
C3grassC4grassCrop
Permanentwetlands Urbanandbuiltulands -p
Snowandice
Barrenorsarselveetatedlands pyg
Bodiesofwater
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ChineseAcademoSciences,Lanzhou730000,China; yf
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3.UniversitoChineseAcademoSciences,Beiin00049,China) yf yf jg1
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newandmoreaccuraclantfunctionaltemathatdeveloedbtranslatetheMICLCover(A Multia -ypypppy )sourceInteratedChineseLandCovermaaccordintoclimaterulesbBonanetal.Thesatialroosed gpgyppp ublishedresolutionofthemais1km.ThismahasbeenviaEnvironmentalandEcoloicalScienceData pppg
//),lantWestChina(httwestdc.westis.ac.cnandcanbefreedownloaded.Thefunctionaltemain pp:gyppisusefultosuortveetationdnamicmodelinandotherrelatedresearchinecoloicalfield. ppgygg
:;;KewordsPlantfunctionaltesRemotesensinVeetationdatasets ypggy