近日,课题组叶绿素荧光遥感蒸腾方面取得重要进展。研究成果以《Modeling canopy conductance and transpiration from solar induced chlorophyll fluorescence》为题发表在期刊《Agricultural and forest Meteorology》上。论文第一作者为课题组助理研究员单楠博士,祝贺!

     蒸散在地表能量交换和水分平衡中扮演重要角色,是陆地生态系统水文循环的重要过程。准确的监测和估算蒸腾的时空变化对于理解地表与大气之间的能量与水分交换过程及对全球变化的响应,环境变量模拟与预测以及水资源调控机制的研究具有重要的意义。在植被覆盖度较高的地区,冠层参数对蒸散的模拟结果具有较大影响其中冠层气孔导度是植被蒸腾估算的决定性参数。冠层气孔导度通常采用经验的或半经验半理论的参数化方法,但因模型中的环境因子参数缺少理论基础及其对气孔导度的累积效应,光合作用模拟的酶动力学模型和光能利用率模型均无法准确估算不同生态系统的光合能力,限制了模型在不同环境条件下的预测能力。

    针对这一问题,单楠博士利用地基观测的冠层叶绿素荧光对不同生态系统冠层气孔导度和蒸腾进行模拟。相比传统的植被指数,叶绿素荧光的日变化和季节变化与冠层气孔导度的变化有更高的一致性(图1),且相关性随着时间尺度的增大而增强。进而利用荧光估算的气孔导度对冠层蒸腾进行模拟,结果表明荧光能够模拟植被蒸腾的日变化和季节变化(图2),但其模拟能力受植被覆盖度和土壤水的影响。
    该研究展示了日光诱导叶绿素荧在区域尺度植被蒸腾模拟方面的潜力和优势。荧光技术为研究碳水耦合过程参数的反演提供了新的思路,对降低生态系统碳水通量模拟的不确定性,准确预测生态系统对全球变化响应具有重要的意义。
该研究得到了国家重点研发计划、江苏省杰出青年基金和国家自然科学基金等项目支持,并得到了国内外合作实验室的大力协助与支持。

原文链接:
Nan S, et al., (2019). Modeling canopy conductance and transpiration from solar induced chlorophyll fluorescence. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2019.01.031


Figure 1. 季节尺度均冠层植被叶绿素荧光SIF, NDVI和冠层导度变化。(a)为美国森林,(b为法国农田,(c)为西班牙草地.

Figure 2. 不同生态系统蒸腾模拟值与观测值的比较,第一列为日尺度,第二列为天尺度,(a)和(b)为美国森林,(c)和(d)为法国农田,(e)和(f)为西班牙草地.