Калибровка ДЗЗ оценки экосистемного дыхания на основе измерений эколого-климатических станций по лесным и болотным экосистемам России

Оценка компонент углеродного баланса экосистем (поглощение углерода (GPP) и дыхания (Reco)) является ключевой задачей для мониторинга текущего состояния экосистем и отклика на изменение климата. В то время как компонента, связанная с поглощением углерода, достаточно хорошо изучена и рассчитаны региональные и глобальные продукты GPP на основе ДЗЗ данных, проблема рассчета экосистемного дыхания слабо изучена, продукты имеют высокие погрешности оценки. Ранее (СПДЗЗ-2024) мы докладывали о результатах разработки в ИКИ РАН алгоритма рассчета GPP на основе алгоритма NASA MOD17 (методика “эффективности поглощения солнечной энергии растительным покровом” (Running and Zhao, 2021) по территории России. Автоматизированный рассчет основан на потоковой обработке в ИКИ РАН ДЗЗ продуктов MODIS LAI (индекс листовой поверхности), MODIS FPAR (доля солнечного излучения поглощенного растительным покровом), MODIS PFT (тип растительного покрова), а также данных реанализа MERRA2 (температура, радиация, осадки), приведенных к пространственно-временному разрешению данных MODIS (230м, сутки).

В данном докладе представлены результаты второй части работы, посвященной оценке экосистемного дыхания (RECO). При моделировании за основу взяты эмпирические соотношения между RECO и другими переменными-предикторами (GPP, приземная температура), которые наблюдаются на эколого-климатических станциях на уровне суточных данных. Для калибровки и тесирования RECO алгоритма собраны временные ряды (протяженностью до 20 лет) данных баланса углерода c 14 эколого-климатических станциий сети RUFLUX (Куричева и др., 2023). Эти данные покрывают три экосистемы: 1) болота, 2) хвойные вечно-зеленые леса, 3) хвойные листопадные леса. Также были загружены данные международной сети FLUXNET по хвойным вечно-зеленым и широколиственным листопадным лесам. Были сформулировны три модели экосистемного дыхания, включающие, как предикторы GPP, среднесуточную приземную температуру, а также их комбинацию. Коэффициенты моделей параметризованы как фунции суммарного за год GPP для каждого типа экосистем. На данный момент алгоритм реализован для лесных экосистем и болот (степи и тундра не включены, ввиду отсутствия достаточного количества наземных данных для калибровки алгоритма). Для тестирования полной цепочки обработки расчета компонент углеродного баланса, модели RECO были применены к нескольким MODIS гранулам, включающим данные эколого-климатических станций. Результаты предварительной оценки работы алгоритма расчета компонент углеродного баланса представлены в заключительной части доклада.

Работа выполнена в рамках реализации важнейшего инновационного проекта государственного значения «Разработка системы наземного и дистанционного мониторинга пулов углерода и потоков парниковых газов на территории Российской Федерации, обеспечение создания системы учёта данных о потоках климатически активных веществ и бюджете углерода в лесах и других наземных экологических системах» (госрегистрация № 124060500032-7). Обработка данных ДЗЗ проводилась с использованием ресурсов ЦКП «ИКИ-Мониторинг» (Лупян и др., 2019), развиваемого и поддерживаемого в рамках темы «Мониторинг» (госрегистрация № 01.20.0.2.00164).