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陆地植被生态质量气象监测评价技术及应用

成果评价编号： 中气科成评[2022]044
评价结果： 优秀
成果名称： 陆地植被生态质量气象监测评价技术及应用
完成单位： 国家气象中心
成果形式： 应用研究和技术开发类-方法
研究领域： 气象服务与应用气象
评价年份： 2021
完成人： 钱拴、延昊、曹云、吴门新、侯英雨、徐玲玲、孙应龙、程路、张蕾、陈紫璇、赵晓凤
成果简介： 植被生产力反映了植被的供给能力，但大量遥感植被生产力模型都是大叶模型，只考虑大气饱和水汽压差的胁迫、忽略了C4植物型的贡献，在估计植被生产力方面存在较大误差。同时，国内外研究中，一直缺少一个能把植被生产力和覆盖度综合起来的植被综合生态质量模型。为此，国家气象中心通过国家自然科学基金、气候变化专项以及业务能力建设等项目，研发了新遥感植被生产力模型，实现了从大叶模型向双叶模型发展，并考虑了土壤水分胁迫、C3和C4植物型光合作用的差异；构建了既能反映植被净初级生产力（NPP）又能反映植被覆盖能力的植被综合生态质量指数、时空对比模型和指标，解决了植被生产力、综合生态质量气象监测评估中的关键技术难题。
中国科学技术信息研究所的查新显示，“植被生态质量气象监测评价技术”新颖，“未见有与该项目查新点1～2所述技术特征完全相同的国内外公开文献报道。”自主研发的双叶遥感光能利用率DTEC模型是首个综合考虑土壤水分胁迫、光成分与阴叶和阳叶交互影响、C3/C4植物型光合差异的遥感过程模型。针对干旱影响，还自主研发了一个改进的遥感叶面积指数和气象数据驱动的自定标帕尔默干旱模型，评价干旱对植被生产力年际变化的影响。面对业务服务中只使用植被生产力或覆盖度中的一个指标评估植被生态质量不全面的问题，国家气象中心基于植被覆盖度和植被净初级生产力，新研发了植被综合生态质量指数模型、时空对比模型和气象监测评价指标，创建了植被生态质量气象监测评估业务系统，研制了植被生态气象监测评估业务服务产品，编制了植被生态质量气象业务规范和标准，推动了生态气象业务规范化发展。发表植被生态质量气象监测评估技术高质量学术论文16篇（7篇SCI），取得软件著作权4项，有关研究结果在《Ecological Modelling》、《Journal of Geophysical Research: Atmosphere》、《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》、《International Journal of Climatology》以及《生态学报》等杂志发表，受到同行的广泛关注和引用，其中检索报告显示光能利用率模型的相关论文已被SCI期刊论文引用了112次。利用国内外通量数据，对DTEC模型和国外的MOD17 GPP标准产品和BESS GPP产品进行同类产品对比，均方根误差RMSE和决定系数R2统计都显示出DTEC生产力模型估计精度超过了国际同类技术或者产品的水平。基于DTEC估测的生产力和成熟方法估测的植被覆盖度的植被综合生态质量指数，其估测精度也高于国际水平。
作为陆地生态系统主体，植被在维护区域生态安全和全球碳循环中具有重要作用。2016年起国家气象中心在多个省部级以上项目支持下，开展了植被生态质量气象监测评价技术研究和攻关，从国家生态文明建设需求出发，针对业务服务技术难点，进行研发，建立业务系统，开展业务应用，为保障生态安全、生态文明建设提供了有力气象科技支撑。所建植被生态质量气象监测评估系统，在国家级和全国31个省（区、市）进行了业务应用，研发形成年度《生态气象公报》、植被生态质量月报、季报和不定期决策报告，编制发布1项气象行业标准、下发2项业务规范，促进省级和国家级形成了统一协调的植被生态质量监测评价业务技术和服务体系。针对服务需求，不断改进完善模型和指标，加大对重点区域生态保护修复的气象影响评估，运用最新研究成果，努力提高定量化水平。植被生态质量气象服务报告得到省级以上领导批示10多次、中办国办采用8次；反映的绿色美丽度被中央人民政府网站、人民日报、新华网等多家媒体广泛报道和转载，为人们向往绿色大自然提供了及的地表绿色信息，每年《全国生态气象公报》有关植被生态质量的信息一发布，就会引起社会的高度关注。
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