第八届青年地学论坛

摘要：预测陆地生态系统结构与功能变化及其对气候的反馈，很大程度上取决于对水碳循环与能量流动及其相互作用的精确模拟。然而，当前陆地生态系统模型对于水碳通量及能量交换的模拟仍然存在很大的不确定性。研究表明，羰基硫（COS）是植物总初级生产力（GPP）和气孔导度的有效指针，其对陆地生态系统水热碳相关变量的优化效果亟待研究。为此，我们基于四维变法算法，构建了一套耦合BEPS（Boreal Ecosystem Productivity Simulator）模型并能够实现陆地生态系统模型参数优化的陆地碳循环数据同化系统，并在分布于多种气候区、涵盖多种植被功能类型与土壤质地的7个站点上同时进行了孪生实验、单站点以及多站点COS数据同化实验，验证了同化系统的鲁棒性，研究了同化COS通量对GPP、潜热通量（LE）、显热通量（H）以及土壤水分的优化效果。结果表明：1）COS的同化能够很好地约束光合作用相关参数，如最大羧化速率等；2）同化COS后，GPP的模拟效果明显改善，均方根误差平均减小22.22%；3）先验模拟倾向于高估LE而低估H，平均偏差分别为43.92、-43.62；同化COS后，偏差大幅减小，分别为8.46、-12.47；同时，先验模拟对土壤水分降低速率的高估也得到明显校正。本研究表明COS的同化能够显著提高植被水热碳通量的模拟，增进对于生态系统水碳循环及能量平衡的认识。
 

陆地生态系统 水碳通量 数据同化 羰基硫