基于陆面过程模式CLM4的中国区域植被总初级生产力模拟与评估

摘要

植被总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)决定进入陆地生态系统的初始物质和能量,是陆地碳循环与大气碳库的重要联系纽带.利用陆面过程模式CLM4-CN(Community Land Model version 4 with CarbonNitrogen interactions)模拟和分析中国区域1982～2004年GPP (CLM4_GPP)时空变化特征,并通过与基于观测数据升尺度所得到的MTE GPP (Model Tree Ensemble,MTE)进行比较,评估CLM4在中国区域GPP的模拟能力,同时探讨了不同土地覆盖资料对GPP的影响.结果表明:(1)CLM4-CN能够较好地刻画中国区域GPP空间分布格局,表现为由东南向西北递减,但在量值上大部分区域尤其是30°N以南地区存在高估,CLM4-CN模拟的GPP多年平均值为13.7 PgC a-1,而MTE GPP仪为6.9 PgC a-1; (2) CLM4-CN可以合理模拟GPP的季节变化(与MTE GPP相关系数大于0.9),在量值上对温带阔叶落叶林、寒带阔叶落叶林、寒带阔叶落叶灌木、C3极地草地、C3非极地草地和农作物模拟较好(均方根偏差RMSD＜100 gC m-2 month-1);(3)不同植物功能型CLM4_GPP表现出的年际变率均大于MTE_ GPP,仪热带针叶常绿林、寒带阔叶落叶林和C3极地草地的CLM4 GPP与MTE GPP变化趋势一致;(4)降水是研究时段内控制整个中国区域GPP的主要气候因子,但不同地区存在较大差异;(5)两种不同土地覆盖资料GPP模拟结果的显著差异表明,精确的土地覆盖是准确模拟GPP的重要基础.