GB∕T 34815-2017 植被生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)

ICS07.060GB/T34815—2017植被生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局GB/T34815—2017 V 3術(shù)語(yǔ)和定義 4.1濕潤(rùn)指數(shù) 4.2NPP指數(shù)(植被凈第一性生產(chǎn)力指數(shù)) 2附錄A(規(guī)范性附錄)潛在蒸散量計(jì)算方法 3附錄B(規(guī)范性附錄)NPP計(jì)算方法 5參考文獻(xiàn) 8IⅢGB/T34815—2017本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)氣象局提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)農(nóng)業(yè)氣象標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC539)歸口。GB/T34815—2017植被生態(tài)質(zhì)量關(guān)系人類生存與發(fā)展。氣象條件與植被相互影響，作用廣泛。編制本標(biāo)準(zhǔn)的主要目1GB/T34815—2017植被生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了植被生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)指數(shù)及計(jì)算方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于評(píng)價(jià)氣象條件對(duì)植被生態(tài)質(zhì)量的影響。下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T20481—2017氣象干旱等級(jí)3.2從氣象條件引發(fā)的環(huán)境變化對(duì)植被生態(tài)質(zhì)量的影響角度進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.3某時(shí)段的降水量與同時(shí)段內(nèi)潛在蒸散量比值。3.4植被凈第一性生產(chǎn)力netprimaryproductivity;NPP3.5NPP占評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的歷年平均NPP的比值。4.1.1月濕潤(rùn)指數(shù)K;采用式(1)計(jì)算：K;=r;/ET…………(1)2GB/T34815—2017ET;——月潛在蒸散量，單位為毫米(mm),計(jì)算方法見(jiàn)附錄A。4.1.2年濕潤(rùn)指數(shù)K采用式(2)計(jì)算：式中：Ra——年降水量，單位為毫米(mm)。當(dāng)K<1時(shí)，表示大氣降水量少于植被生理過(guò)程需水量；當(dāng)K=1時(shí)，表示該區(qū)域大氣降水量與植被生理需水量達(dá)到平衡；當(dāng)K>1時(shí)，表示大氣降水量大于植被生理過(guò)程需水量，降水條件不成為當(dāng)?shù)刂脖簧硇杷南拗埔蜃樱绻鸎>1,則規(guī)定K=1。4.2NPP指數(shù)(植被凈第一性生產(chǎn)力指數(shù))NPP指數(shù)采用式(3)計(jì)算：NPP指數(shù)=NPP?/NPP…………(3)式中：NPP;——評(píng)價(jià)區(qū)域評(píng)價(jià)年植被凈第一性生產(chǎn)力；NPP評(píng)價(jià)區(qū)域歷年植被凈第一性生產(chǎn)力(NPP)平均值，一般采用近30年平均值。NPP計(jì)算方法見(jiàn)附錄B。當(dāng)NPP指數(shù)<1時(shí)，表示評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)評(píng)價(jià)年的植被凈第一性生產(chǎn)力差于歷年平均狀況；當(dāng)NPP指數(shù)=1時(shí)，表示評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)評(píng)價(jià)年的植被凈第一性生產(chǎn)力與歷年平均狀況持平；當(dāng)NPP指數(shù)>1時(shí)，表示評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)評(píng)價(jià)年的植被凈第一性生產(chǎn)力好于歷年平均狀況。3GB/T34815—2017(規(guī)范性附錄)潛在蒸散量計(jì)算方法A.1潛在蒸散量的計(jì)算本附錄推薦三種方法計(jì)算潛在蒸散量，即桑斯維特模型(Thornthwaite)方法、動(dòng)力學(xué)模型方法和FAOPenman-Monteith方法。FAOPenman-Monteith在我國(guó)比較流行，計(jì)算誤差小，但需要的氣象要素多；以流體力學(xué)為基礎(chǔ)的動(dòng)力學(xué)模型需要的氣象要素相對(duì)較少；Thornthwaite方法計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，需要的氣象要素少，Thornthwaite方法溫度小于0時(shí)誤差大，不可用。使用者根據(jù)資料條件選擇合適的計(jì)算方法。A.2FAOPenman-Monteith方法按式(A.1)～式(A.5)進(jìn)行計(jì)算：…(A.1)…(A.2)G=0.07(T;+1一Ti-1)…………(A.3)γ=0.665×10-3p…………(A.4)μ=4.78×μk/lIn(67.8h—5.42)…………(A.5)式中：ET;——月潛在蒸散，單位為毫米(mm);i——月份的編號(hào)；△——飽和水汽壓-溫度曲線斜率，單位為千帕每攝氏度(kPa/℃);R。——作物表面凈輻射，計(jì)算方法見(jiàn)GB/T20481—2017,單位為兆焦每平方米(MJ/m2);G——當(dāng)月土壤熱通量，單位為兆焦每平方米(MJ/m2);T;+1——后一個(gè)月平均氣溫，單位為攝氏度(℃);T;_1——前一個(gè)月平均氣溫，單位為攝氏度(℃);γ——干濕表常數(shù)，單位為千帕每攝氏度(kPa/℃);p——?dú)鈮海瑔挝粸榍?kPa);T——月平均氣溫，單位為攝氏度(℃);μ——2m高處的風(fēng)速，單位為米每秒(m/s);μk——h處的風(fēng)速，單位為米每秒(m/s);eg——飽和水汽壓，單位為千帕(kPa);ea——實(shí)際水汽壓，單位為千帕(kPa)。4GB/T34815—2017A.3動(dòng)力學(xué)模型方法按式(A.6)計(jì)算：…………式中：ET,——月潛在蒸散，單位為毫米(mm);i——月份的編號(hào)；pi——月平均氣壓，單位為千帕(kPa);t;——平均氣溫，單位為攝氏度(℃);d;——月的天數(shù)；U;——10m～12m高度處觀測(cè)的月平均風(fēng)速，單位為米每秒(m/s);Woi——在溫度為t;時(shí)的飽和水汽壓，單位為毫米汞柱(mmHg);h;——月平均相對(duì)濕度。飽和水汽壓W。的計(jì)算考慮兩種情況，分別采用式(A.7)、式(A.8)計(jì)算。當(dāng)月平均溫度0℃<t≤30℃時(shí)：當(dāng)月平均溫度一40℃≤t≤0℃時(shí)：…………(A.7)…………(A.8)A.4桑斯維特模型方法按式(A.9)～式(A.11)進(jìn)行計(jì)算：………………(A.10)a=0.49239+1.792×10-2I—7.71×10-5I2+6.75×10-7I3…………(A.11)式中：ET;——月潛在蒸散，單位為毫米(mm);i——月份的編號(hào)；K——調(diào)整系數(shù)；T——月平均氣溫，單位為攝氏度(℃);I——12個(gè)月總和的熱量指標(biāo)；a?、a?、a?——常數(shù)，參考值a?=4158.547,a?=322.441,a?=4.325。5GB/T34815—2017(規(guī)范性附錄)NPP計(jì)算方法B.1NPP的計(jì)算本附錄推薦三種方法計(jì)算NPP,即綜合模型是以與植被光合作用密切相關(guān)的蒸散為基礎(chǔ)，綜合考慮了諸因子的相互作用，Miami模型只考慮溫度和降水對(duì)自然植被影響，CASA模型是基于光能利用率原理，利用遙感數(shù)據(jù)來(lái)估算NPP。使用者根據(jù)資料條件選擇合適的計(jì)算方法。B.2綜合模型植被凈第一性生產(chǎn)力NPP采用式(B.1)計(jì)算：…………(B.1)NPP——植被凈第一性生產(chǎn)力，單位為噸干物質(zhì)每公頃年[tDM/(hm2·a)];a、bRDI、PER、BT——分別采用式(B.2)、式(B.3)和式(B.4)計(jì)算。RDI=(c+dPER—ePER2)2…………(B.2)(c、d、e為系數(shù)，參考值為：c=0.629,d=0.237,e=0.00313)PER=PET/r=BT×f/r…………(B.3)(f為系數(shù)，參考值為：f=58.93)BT=Zt/365或…………(B.4)RDI——輻射干燥度；PET——年可能蒸散量，單位為毫米(mm);BT——年平均生物溫度，單位為攝氏度(℃);r——年降水量，單位為毫米(mm);T——小于30℃且大于0℃的月均溫。B.3Miami模型采用式(B.5)和式(B.6)計(jì)算：…………(B.5)NPPR=3000(1—e-0.000664R)…………(B.6)NPPr——以年平均溫度估算的作物干物質(zhì)產(chǎn)量，單位為克每平方米年[g/(m2·a)];6GB/T34815—2017NPPR——以年平均降水量估算的作物干物質(zhì)產(chǎn)量，單位為克每平方米年[g/(m2·a)];T——年平均溫度，單位為攝氏度(℃);R——年平均降水量，單位為毫米(mm)。根據(jù)最小因素定律，在選擇氣溫和降水量計(jì)算所得的2個(gè)植被NPP中較低者即為某地自然植被的NPP。按式(B.7)進(jìn)行計(jì)算：NPP(x,t)=APAR(x,t)×ε(x,t)…………(B.7)x——空間位置；t——月；NPP(x,t)——像元x在t月NPP值，單位為克碳每平方米月[gC/(m2·月)];APAR(x,t)——像元x在t月光合有效輻射，單位為兆焦每平方米月[MJ/(m2·月)];ε(x,t)——像元x在t月植被光能利用率，單位為克碳每兆焦(gC/MJ)。APAR(x,t)計(jì)算按式(B.8)～式(B.12):APAR(x,t)=SOL(x,t)×FPAR(x,t)×k…(B.8)FPAR(x,t)=αFPAR(x,t)npvi+(1—α)FPAR(x,t)sR……………(B.9)…………(B.12)式(B.8)～式(B.12)中：APAR(x,t)——像元x在t月光合有效輻射，單位為兆焦每平方米月[MJ/(m2·月)];SOL(x,t)——像元x在t月的太陽(yáng)總輻射量，單位為兆焦每平方米月[MJ/(m2·月)];FPAR(x,t)——植被層對(duì)于入射光合有效輻射的吸收比例；k——植被利用的太陽(yáng)有效輻射占太陽(yáng)總輻射的比例大小，k=0.5;FPAR(x,t)Npvi——通過(guò)NDVI估算的FPAR;FPAR(x,t)sR——通過(guò)SR估算的FPAR;α——調(diào)整系數(shù)，α=0.5;NDVI(x,t)——像元x在t月歸一化植被指數(shù)值；NDVIm——NDVI最大值；FPARNDVI,max——NDVI最大值對(duì)應(yīng)的FPAR;NDVImi——NDVI最小值；FPARNDVI,min——NDVI最小值對(duì)應(yīng)的FPAR;SR(x,t)——比值植被指數(shù)，SRmin為SR最小值；FPARsR.mx——SR指數(shù)計(jì)算時(shí)FPAR最大值，取0.95;FPARsR.min——SR指數(shù)計(jì)算時(shí)FPAR最小值，取0.001。E(x,t)采用表B.1數(shù)據(jù)。7GB/T34815—2017表B.1不同植被類型光利用率取值植被類型光能利用效率/(gC·MJ-1)常綠針葉林0.389常綠闊葉林0.985落葉針葉林0.485落葉闊葉林0.692混交林0.768灌叢0.429草地0.542濕地0.542耕地0.542城市和建設(shè)用地0.542冰雪0.542裸地或極稀疏植被0.5428GB/T34815—2017[1]劉多森，汪樅生.可能蒸散量動(dòng)力學(xué)模型的改進(jìn)及其對(duì)辨識(shí)土壤水分狀況的意義.土壤學(xué)報(bào)，1996,33(1):21-27.[2]AllenRG,PereiraLS,RaesD,etal.Cropevapotranspirationguidwaterrequirements.FAOIrrigation&.DraingePaper56.FAO,1998.[3]高歌，陳德亮，任國(guó)玉，等.1956～2000年中國(guó)潛在蒸散量變化趨勢(shì).地理研究，2006,25(3):