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CASA模型

基于过程的遥感模型

CASA模型是一个基于过程的遥感模型(Potteret al，1993；Potter et al，1994)，耦合了生态系统生产力和土壤碳、氮通量，由网格化的全球气候、辐射、土壤和遥感植被指数数据集驱动。模型包括土壤有机物、微量气体通量、养分利用率、土壤水分、温度、土壤结构和微生物循环。模型以月为时间分辨率来模拟碳吸收、营养物分配、残落物凋落、土壤营养物矿化和二氧化碳释放的季节变化。Potter和Klooster考虑了人为活动导致的土地覆盖变化，对CASA模型以及某些参数做了一些调整，来改善与植物吸收需求有关的土壤碳循环和总生态系统可获得氮量的计算(Potter et al.，1997)。

简介
目前，应用卫星遥感手段结合相应的模型模拟来进行陆地生态系统碳循环研究已经成为碳循环研究的一个重要的发展方向。早期的大尺度遥感模型主要是利用NDVI来评价生态系统的LAI、生物量以及植被分类，用于估算或评价生态系统碳储存量的时1司和空间格局，对于碳通量主要是通过时间系列的碳储存量的变化来估算，近年来大量研究工作是将生态系统碳循环过程与遥感技术结合，建立评价大尺度碳通量的过程一遥感模型。比较成功的模型有GLO-PEM(the global production efficiency model)、 简单的生物圈模型SIB2(simple biosphere model,version 2)、CASA ( Carnegie-Ames-Stanford approach) 模型等。
模型描述
CASA模型是一个基于过程的遥感模型(Potteret al，1993；Potter et al，1994)，耦合了生态系统生产力和土壤碳、氮通量，由网格化的全球气候、辐射、土壤和遥感植被指数数据集驱动。模型包括土壤有机物、微量气体通量、养分利用率、土壤水分、温度、土壤结构和微生物循环。模型以月为时间分辨率来模拟碳吸收、营养物分配、残落物凋落、土壤营养物矿化和二氧化碳释放的季节变化。Potter和Klooster考虑了人为活动导致的土地覆盖变化，对CASA模型以及某些参数做了一些调整，来改善与植物吸收需求有关的土壤碳循环和总生态系统可获得氮量的计算(Potter et al.，1997)。
NPP模拟的子模型
CASA模型(Potter et al，1993)中植被净初级生产力主要由植被所吸收的光合有效辐射(APAR)与光能转化率两个变量来确定。
NPP(x, t) = APAR(x, t)×ε(x,t)
式中t表示时间x表示空间位置。
土壤水分子模型
土壤水分子模型中每一个栅格中的月平均土壤含水量是利用月平均温度、月平均降水量(mm)、土壤中黏粒和沙粒所占的百分比以及土壤深度等变量来求算，当月平均降水量PPT〈可能蒸散量PET时，
SOILM(x, t) = SOILM(x, t-1 )-[ PET(x, t)-PPT(x, t) ] RDR
当月平均降水量PPT≥可能蒸散量PET时，
SOILM(x, t) = SOILM(x, t-1 ) +[PPT(x, t)-PET(x, t) ]
式中SOILM(x,t)(mm)指某一月的土壤含水量PPT(mm)表示月平均降水量相对干燥率RDR( relative drying rate)表示土壤水分的蒸发潜力。Potter等(1993)假设当某一月的平均温度小于或等于0℃时，土壤含水量不发生变化，与上一月的土壤含水量相等，而该月的降水(雪的形式)将累加到从该月起第一个出现温度大于0℃的月份。
土壤碳-氮循环子模型
土壤碳库被大致分为凋落物碳库、微生物碳库和土壤有机碳库。土壤有机碳库又主要以SLOW和OLD两种形式存在。
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