準(zhǔn)確模擬陸地生態(tài)系統(tǒng)總初級(jí)生產(chǎn)力(GPP)與蒸散發(fā)(ET)對(duì)理解和預(yù)測(cè)全球碳水循環(huán)具有關(guān)鍵意義，然而現(xiàn)有模型在估算這兩大核心要素時(shí)仍存在顯著不確定性和局限性。

在GPP模擬方面，沈陽(yáng)生態(tài)所生態(tài)氣候組團(tuán)隊(duì)基于衛(wèi)星的光能利用率模型(LUE)，采用FLAML輕量級(jí)自動(dòng)化機(jī)器學(xué)習(xí)框架，開(kāi)發(fā)了FLAML-LUE模型，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、渦度協(xié)方差觀測(cè)和遙感指數(shù)，評(píng)估了不同時(shí)間尺度下各類(lèi)變量組合對(duì)GPP模擬的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)FLAML-LUE模型在GPP預(yù)測(cè)中表現(xiàn)優(yōu)異，能準(zhǔn)確模擬其時(shí)間動(dòng)態(tài)和量級(jí)，尤其在混交林和針葉林中優(yōu)勢(shì)顯著;在高寒灌叢和典型草地生態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)稍差，但其精度仍?xún)?yōu)于MODIS和PML GPP產(chǎn)品。模型在高溫和高飽和水汽壓差的極端條件下，模擬精度輕微下降;干旱條件下，模型在農(nóng)田和常綠闊葉林的表現(xiàn)略有提升。本研究為評(píng)估區(qū)域尺度不同生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型GPP提供了新方法。成果以FLAML version 2.3.3 model-based assessment of gross primary productivity at forest,grassland,and cropland ecosystem sites為題發(fā)表于歐洲地球科學(xué)聯(lián)合會(huì)(EGU)旗下期刊《Geoscientific Model Development》，來(lái)潔博士研究生為第一作者，吳家兵研究員為通訊作者。

在ET模擬方面，團(tuán)隊(duì)利用48個(gè)成員的Noah-MP多參數(shù)化方案集合，與多源ET產(chǎn)品在8種土地覆蓋類(lèi)型下進(jìn)行多時(shí)間尺度對(duì)比評(píng)估，并運(yùn)用Sobol敏感性分析方法揭示其主導(dǎo)物理過(guò)程。研究結(jié)果表明Noah-MP集合在多數(shù)土地覆蓋類(lèi)型下對(duì)ET的模擬存在一定高估，尤其在常綠林、草地、農(nóng)田和裸土區(qū)域。年尺度上，模型能捕捉夏季ET峰值時(shí)間但存在高估;年際尺度上，Noah-MP集合在干旱半干旱區(qū)域表現(xiàn)較好，而濕潤(rùn)森林和農(nóng)田區(qū)域較差。敏感性分析表明，森林和草地生長(zhǎng)季ET主要受氣孔導(dǎo)度過(guò)程控制，灌木、稀樹(shù)草原、農(nóng)田和裸土區(qū)域則主要由產(chǎn)流過(guò)程主導(dǎo)。該研究為ET模擬的改進(jìn)和集合優(yōu)化指明了方向，凸顯了針對(duì)不同土地覆蓋類(lèi)型差異化優(yōu)化模式的重要性。成果以Assessment of evapotranspiration from a Noah-MP ensemble with multi-source products under different land-cover types over the continental United States為題發(fā)表于美國(guó)氣象學(xué)會(huì)(AMS)旗下期刊《Journal of Hydrometeorology》，費(fèi)雯麗助理研究員為第一作者，沈歷都助理研究員為通訊作者。

上述成果為區(qū)域尺度陸地生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)模擬提供了重要的方法學(xué)參考，研究受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、遼寧省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃和中國(guó)氣象局生態(tài)系統(tǒng)碳源匯重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)基金的資助。

圖1 FLAML-LUE、PML與MOD17模型GPP產(chǎn)品與渦動(dòng)相關(guān)觀測(cè)的8天尺度對(duì)比評(píng)估

圖2 Noah-MP集合與多源ET產(chǎn)品在8種土地覆蓋類(lèi)型下對(duì)ET年循環(huán)的對(duì)比評(píng)估