区分直射与散射的植被光合有效辐射吸收模型研究

光合有效辐射由于能见度、太阳天顶角、云覆盖等条件的不同直射辐射与散射辐射比例会发生明显变化，进而影响植被吸收的光合有效辐射。本项目将基于辐射传输机理，研究直射与散射光合有效辐射在植被冠层内部传输过程，利用黑空及白空反照率、冠层孔隙率、冠层开放度建立区分直射与散射的FPAR模型，并从地基数据尺度、遥感反演像元尺度以及模拟数据三个方面对FPAR模型进行验证与精度评价。结合光合有效辐射计算方法最终得到区分直射与散射的植被光合有效辐射吸收模型。这一模型可应用于有云及阴天条件下的植被吸收的光合有效辐射的推演以及GPP的反演计算，弥补目前采用晴天平均的方法造成的对GPP的高估。本项目也将基于MODIS数据产品反演GPP，评价新方法对GPP反演精度的提高及其应用价值。

本项目以植被冠层吸收的光合有效辐射中直射与散射部分的区分为主要解决目标，完成并取得了一下三项主要成果：1）基于能量守恒原理，构建了区分直射与散射光合有效辐射吸收比例的遥感反演方法。2）发展了一种静止与极轨卫星相结合的光合有效辐射遥感反演方法，这种方法能够分别反演到达地表的下行直射光合有效辐射以及总光合有效辐射，进而计算得到散射光合有效辐射比例因子，这一比例因子是第一部分中计算总光合有效辐射吸收比例的重要参数之一。3）结合上述两个工作完成了直射与散射植被冠层吸收的光合有效辐射吸收的计算，利用光能利用率模型，能够计算得到GPP以及NPP。在光合有效辐射吸收比例反演算法构建之初，首先基于SAIL模型模拟了植被冠层直射、散射以及总光合有效辐射吸收比例，分析了当叶面积指数、太阳天顶角以及能见度变化时三种FPAR的变化特性，为反演方法的构建提供了重要的理论依据。最后本研究以黑河流域为例，利用MODIS的叶面积指数产品、地表反照率产品和植被分类产品为输入数据，反演了黑河流域2012年全年的直射、散射以及总光合有效辐射吸收比例，并结合地面观测数据以及MODIS的FPAR产品对反演结果进行了验证和精度评价。利用MTSAT数据以及MODIS的地表反照率产品反演了黑河流域2012年全年的直射以及总光合有效辐射，并结合地面观测的光合有效辐射以及全国气象站点观测的短波辐射数据，对反演结果进行了验证和精度评价。利用光能利用率模型，计算得到了2012年黑河流域的GPP以及NPP。. 围绕本项目的研究内容已发表两篇EI文章，另有两篇文章已投稿至SCI收录的期刊，目前均处于一审返修阶段。基于光合有效辐射吸收比例的长时间序列自动观测，本项目申请国家专利一项，目前专利申请已被国家专利局受理。本项目研究任务完成情况良好，成果丰富。