CASA模型：NPP估算与APAR、FPAR的计算

"CASA模型全部流程.pdf" CASA（Carbon Assimilation and Storage Algorithm）模型是一种用于估算生态系统净初级生产力（NPP）的数学模型，它主要关注植物如何利用太阳能进行光合作用并积累碳。该模型的核心是通过计算光合有效辐射（APAR）和实际光能利用率（ε）来估算NPP。NPP是生态系统中植物生产有机物质的能力，是衡量生态系统健康和生产力的重要指标。 CASA模型的NPP估算公式如下： NPP(x,t) = ε(x,t) * APAR(x,t) 其中，APAR(x,t) 表示在时间t时，像元x处的光合有效辐射吸收量，单位为gC·m²·month⁻¹。ε(x,t) 是该地点在相同时间的实际光能利用率，单位为gC·MJ⁻¹，即植物转化光能为生物量的效率。太阳总辐射（SOL）和植被对光合有效辐射的吸收比例（FPAR）共同决定了APAR： APAR(x,t) = FPAR(x,t) * SOL(x,t) + 0.5 SOL(x,t)是像元x在t月接收到的太阳总辐射量，FPAR(x,t)则是植被层对入射光合有效辐射的吸收比例。 FPAR的估算通常与归一化植被指数（NDVI）关联，NDVI是一个反映植被覆盖度和生长状况的无量纲指数。在一定范围内，NDVI与FPAR存在线性关系，这可以通过不同植被类型的NDVI最大值（NDVIi,max）和最小值（NDVIi,min）以及对应的FPAR最大值和最小值来建立。此外，FPAR还可以与比值植被指数（SR）有良好的相关性。 CASA模型的整个流程包括以下几个步骤： 1. 收集数据：包括太阳总辐射量、NDVI、土地覆盖类型等信息。 2. 计算NDVI的最大值和最小值，以及对应的FPAR范围。 3. 建立NDVI与FPAR的关系模型，用于估算各像元的FPAR。 4. 根据SOL数据和FPAR估算APAR。 5. 利用ε和APAR计算NPP。 6. 分析和解释NPP结果，理解生态系统碳循环和生产力。 此模型广泛应用于气候变化研究、森林管理和生态系统的碳收支分析。通过长期监测NPP，可以评估环境变化对生态系统的影响，为政策制定者提供科学依据。然而，CASA模型的精度受到输入数据质量和模型参数校准的影响，需要不断改进和优化。