本發(fā)明涉及一種測(cè)算高溫引起的農(nóng)田nee變化量的模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)，屬于氣象和農(nóng)田碳源匯監(jiān)測(cè)。

背景技術(shù)：

1、目前全球氣候變化引發(fā)的高溫天氣正給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極為深遠(yuǎn)的影響。全球變暖使得高溫事件不斷擴(kuò)張，這不僅造成作物減產(chǎn)、威脅糧食安全，也對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程帶來影響。一般可用農(nóng)田nee（net?ecosystem?exchange?凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換量）來表示農(nóng)田的碳源匯特征。

2、在以往的技術(shù)和研究中，主要是圍繞測(cè)算極端氣候事件引起的作物產(chǎn)量變化，較少關(guān)注對(duì)農(nóng)田nee的影響。雖然一些研究評(píng)估了生長(zhǎng)季尺度的農(nóng)田nee的年際變化，但目前尚缺少極端氣候事件過程對(duì)農(nóng)田nee的研究，特別是一些定量化關(guān)系的建立，不利于定量評(píng)價(jià)氣候變化對(duì)農(nóng)田碳源匯的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種測(cè)算高溫引起的農(nóng)田nee變化量的模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫引起的農(nóng)田碳源匯變化的定量化的估算，幫助理解氣候變化對(duì)農(nóng)田固碳減排的影響。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種測(cè)算高溫引起的農(nóng)田nee變化量的模型構(gòu)建方法，所述方法包括：

4、獲取觀測(cè)農(nóng)田的逐日nee值和氣象數(shù)據(jù)；

5、結(jié)合觀測(cè)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的特征對(duì)觀測(cè)農(nóng)田進(jìn)行研究階段劃分，并根據(jù)所述氣象數(shù)據(jù)及不同研究階段所確定的高溫閾值識(shí)別各研究階段的高溫日和高溫事件，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的高溫?cái)?shù)據(jù)庫(kù)；

6、確定與每次高溫日和每次高溫事件相對(duì)應(yīng)的同期案例，并根據(jù)所獲取的逐日nee值分別計(jì)算每次高溫日所有同期案例的nee平均值和每次高溫事件所有同期案例的nee平均值；

7、將每次高溫日所有同期案例的nee平均值、每次高溫事件所有同期案例的nee平均值分別作為該次高溫日、該次高溫事件同期案例的nee最終值；

8、將高溫日的nee值、高溫事件的nee值分別與對(duì)應(yīng)同期案例的nee最終值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定不同研究階段農(nóng)田高溫的表征形式；

9、根據(jù)農(nóng)田高溫的表征形式建立不同研究階段測(cè)算高溫引起的nee變化量的回歸模型；

10、其中，農(nóng)田高溫的表征形式包括以高溫日表征和以高溫事件表征。

11、結(jié)合第一方面，可選的，所述氣象數(shù)據(jù)包括：逐日最高氣溫、逐日降雨量、逐日凈輻射量、逐日日照時(shí)數(shù)和逐日土壤相對(duì)濕度。

12、結(jié)合第一方面，可選的，所述高溫?cái)?shù)據(jù)庫(kù)包括高溫日數(shù)據(jù)庫(kù)和高溫事件數(shù)據(jù)庫(kù)；

13、所述構(gòu)建高溫?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，包括：

14、將當(dāng)日最高氣溫高于對(duì)應(yīng)研究階段的高溫閾值的日期識(shí)別為高溫日，根據(jù)所識(shí)別的高溫日構(gòu)建高溫日數(shù)據(jù)集合，生成高溫日數(shù)據(jù)庫(kù)；

15、將同一研究階段中連續(xù)的高溫日識(shí)別為一次高溫事件，根據(jù)所識(shí)別的高溫事件構(gòu)建高溫事件數(shù)據(jù)集合，生成高溫事件數(shù)據(jù)庫(kù)。

16、結(jié)合第一方面，可選的，所述高溫日數(shù)據(jù)庫(kù)中包括：高溫日的發(fā)生日期、農(nóng)田nee值、日最高氣溫、降雨量、凈輻射量、日照時(shí)數(shù)和土壤相對(duì)濕度；

17、所述高溫事件數(shù)據(jù)庫(kù)中包括：每次高溫事件的起止日期以及對(duì)應(yīng)的逐日農(nóng)田nee值、逐日最高氣溫、逐日降雨量、逐日凈輻射量、逐日日照時(shí)數(shù)和逐日土壤相對(duì)濕度。

18、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步地，所述確定與每次高溫日和每次高溫事件相對(duì)應(yīng)的同期案例，包括：

19、確定高溫日的發(fā)生日期和高溫事件的起止日期；

20、將所選定的其他年份中允許偏差日期中無高溫發(fā)生的階段作為該次高溫日或高溫事件的候選同期案例；

21、剔除存在異常nee值的候選同期案例，將剩余候選同期案例作為最終的同期案例。

22、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步地，所述根據(jù)比較結(jié)果確定不同研究階段農(nóng)田高溫的表征形式，包括：

23、采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)法分析高溫日的nee值和高溫事件的nee值與其同期案例的nee最終值之間的差異；

24、若高溫日和高溫事件中存在一個(gè)所述差異達(dá)到顯著性水平，則選擇差異達(dá)到顯著性水平的一個(gè)作為該研究階段農(nóng)田高溫的表征形式；

25、若高溫日和高溫事件中所述差異均達(dá)到顯著性水平，則選擇t檢驗(yàn)的p值更小的一個(gè)作為該研究階段農(nóng)田高溫的表征形式；

26、若高溫日和高溫事件中所述差異均未達(dá)到顯著性水平，則重新確定對(duì)應(yīng)研究階段的高溫閾值，直至該研究階段重新識(shí)別的高溫日和重新識(shí)別的高溫事件中存在至少一個(gè)所述差異達(dá)到顯著性水平，從而確定該研究階段農(nóng)田高溫的表征形式。

27、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步地，所述根據(jù)農(nóng)田高溫的表征形式建立不同研究階段測(cè)算高溫引起的nee變化量的回歸模型，包括：

28、若以農(nóng)田高溫的表征形式為以高溫日表征，則計(jì)算高溫日的nee值與對(duì)應(yīng)同期案例的nee最終值的nee變化量，構(gòu)建不同研究階段nee變化量隨高溫日的日最高氣溫變化的回歸模型；

29、若以農(nóng)田高溫的表征形式為以高溫事件表征，則計(jì)算高溫事件的nee值與對(duì)應(yīng)同期案例的nee最終值的nee變化量，構(gòu)建不同研究階段nee變化量隨高溫事件的日最高氣溫變化的回歸模型。

30、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步地，所述根據(jù)比較結(jié)果確定不同研究階段農(nóng)田高溫的表征形式之后，還包括：

31、根據(jù)氣象數(shù)據(jù)中的降雨量數(shù)據(jù)判定高溫發(fā)生時(shí)的干濕狀態(tài)；

32、根據(jù)干濕狀態(tài)對(duì)高溫日和高溫事件做進(jìn)一步分類。

33、結(jié)合第一方面，可選的，所述觀測(cè)農(nóng)田包括麥玉輪作農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。

34、第二方面，本發(fā)明提供了一種測(cè)算高溫引起的農(nóng)田nee變化量的模型構(gòu)建系統(tǒng)，包括：

35、獲取模塊：用于獲取觀測(cè)農(nóng)田的逐日nee值和氣象數(shù)據(jù)；

36、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建模塊：用于結(jié)合觀測(cè)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的特征對(duì)觀測(cè)農(nóng)田進(jìn)行研究階段劃分，并根據(jù)所述氣象數(shù)據(jù)及不同研究階段所確定的高溫閾值識(shí)別各研究階段的高溫日和高溫事件，構(gòu)建對(duì)應(yīng)的高溫?cái)?shù)據(jù)庫(kù)；

37、計(jì)算模塊：用于確定與每次高溫日和每次高溫事件相對(duì)應(yīng)的同期案例，并根據(jù)所獲取的逐日nee值分別計(jì)算每次高溫日所有同期案例的nee平均值和每次高溫事件所有同期案例的nee平均值；

38、nee最終值確定模塊：用于將每次高溫日所有同期案例的nee平均值、每次高溫事件所有同期案例的nee平均值分別作為該次高溫日、該次高溫事件同期案例的nee最終值；

39、表征形式確定模塊：用于將高溫日的nee值、高溫事件的nee值分別與對(duì)應(yīng)同期案例的nee最終值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定不同研究階段農(nóng)田高溫的表征形式；

40、建立模塊：用于根據(jù)農(nóng)田高溫的表征形式建立不同研究階段測(cè)算高溫引起的nee變化量的回歸模型；

41、其中，農(nóng)田高溫的表征形式包括以高溫日表征和以高溫事件表征。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

43、本發(fā)明通過獲取觀測(cè)農(nóng)田的逐日nee值和氣象數(shù)據(jù)，能夠綜合多方面的信息，為后續(xù)精準(zhǔn)分析高溫對(duì)農(nóng)田nee變化量的影響奠定基礎(chǔ)；對(duì)觀測(cè)農(nóng)田劃分研究階段，并準(zhǔn)確識(shí)別不同研究階段的高溫日和高溫事件來構(gòu)建高溫?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，有助于聚焦高溫這一關(guān)鍵影響因素，對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的分析；將高溫日和高溫事件的nee值與其同期案例的nee最終值進(jìn)行比較，從而確定不同研究階段農(nóng)田高溫以高溫日還是高溫事件的形式進(jìn)行表征，使得高溫對(duì)農(nóng)田nee的影響能夠以一種直觀、明確的方式呈現(xiàn)出來，便于進(jìn)一步深入理解高溫與nee變化之間的關(guān)系；根據(jù)所確定的農(nóng)田高溫的表征形式建立不同研究階段測(cè)算高溫引起的nee變化量的回歸模型，該模型能夠基于前期對(duì)數(shù)據(jù)的精細(xì)處理和高溫影響的準(zhǔn)確表征，準(zhǔn)確地反映出高溫因素與農(nóng)田nee變化量之間的定量關(guān)系，可用于測(cè)算在不同高溫情況下農(nóng)田nee的變化量，實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫事件過程引起農(nóng)田碳源匯量變化的定量化的估算，幫助理解氣候變化對(duì)農(nóng)田固碳減排的影響。