基于遥感技术的碳库、碳平衡、温室气体、碳循环监测模拟

目录:

双碳目标下生态与农田系统温室气体排放模拟

双碳目标下基于遥感技术的碳库、碳平衡、温室气体、碳循环等多领域监测与模拟

       生态与农业是甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)和二氧化碳(CO2)等温室气体的主要

排放源,占全产业排放的 13.5%。农田温室气体又以施肥产生的 N2O 和稻田生产产生的 CH4为主, 如何对农田温室气体进行有效模拟,不确定性较大。

       本内容将从碳库模拟、机器学习方法、生命周期评价法(LCA)、经验模型和过程模型多个维度讲解生态与农田温室气体排放的模拟

专题一 :温室气体排放模拟研究

1. 生态、农田温室气体的前沿应用

控制温室气体排放的关键机制机理

温室气体的试验测量、卫星监测和模拟关键技术

农田温室气体排放的全球数据整合

温室气体排放的时空分布规律

气候变化对温室气体排放的影响

双碳目标下温室气体排放的减排潜力和减排措施

专题二 :生态与农田碳库模型和土壤呼吸

1 生态与农田主流碳库分解模型及 CO2 排放模拟

1) 碳库的概念

2) 一级动力学碳库方程

3) 主流碳库模型及其算法

4) R 语言编写主流碳库模型和土壤呼吸 CO2的模拟

5) 使用优化算法(Nelder-Mead、GA、DE、MCMC 等)对模型优化

 

专题三 :生态与农田CH4 N2O 放模拟算法

1. CH4 排放的模拟算法

1) 甲烷(CH4)排放的过程

2) CH4 排放的模拟研究

3) 能斯特方程和氧化还原点位

4) 过程模型中 CH4 排放模拟的主流方法和模型

2. N2O 排放的模拟算法

1) 氧化亚氮(N2O)排放的过程(氮素的硝化作用与反硝化作用)

1) 过程模型中 N2O 排放模拟的主流方法和模型

2) N2O 排放的模拟练习

专题四 :基于机器学习方法模拟温室气体

1. 机器学习模型模拟温室气体排放

1) 机器学习模型模拟温室气体排放研究进展

2) 不同机器学习的比较

3) 利用机器学习进行全球温室气体排放制图

2. R 语言机器学习模型

1) R 语言机器学习原生包和机器学习模拟框架(Caret)

2) 机器学习特征工程、数据标准化等预处理、交叉验证和模型评价        

3) 机器学习的参数优化和超参数寻优

4) 利用机器学习对温室气体排放进行解释

专题五 :基于生命周期评价法的生态与农田温室气体排放估算

1 生命周期评价法

1) 生命周期评价法介绍

2) 生命周期排放清单数据库

2 自下而上的碳排放估算

1) 生命周期研究目标和范围的定义

2) 清单分析

3) 影响评价

4) 结果解释

3. 不同农业活动情景下农田温室气体排放估算

专题六--基于过程模型的温室气体排放模拟

1. DSSAT 模型土壤养分动态过程及温室气体排放的模拟

1) DSSAT 模型的 CH4模拟

2) DSSAT 模型的 N2O 模拟

3) DSSAT 模型的 CO2模拟

4) DSSAT 模型的总温室气体和作物生产模拟

2. DSSAT 模型的使用(气象、管理、土壤、品种文件的制备)

3. DSSAT 模型温室气体模拟的实操练习

4. 不同农田管理情景下温室气体的模拟

       以全球变暖为主要特征的气候变化已成为全球性环境问题,对全球可持续发展带来严峻挑战。2015年多国在《巴黎协定》上明确提出缔约方应尽快实现碳达峰和碳中和目标。2019年第49届 IPCC全会明确增加了基于卫星遥感的排放清单校验方法。随着碳中和目标以及全球碳盘点的现实压力,基于遥感技术的碳监测成为了领域热点。

     卫星遥感具有客观、连续、稳定、大范围、重复观测的优点,已成为监测全球碳盘查不可或缺的技术手段,卫星遥感也正在成为新一代 、国际认可的全球碳核查方法。本内容梳理碳中和与碳盘点对卫星遥感的现实需求,系统回顾遥感技术在生态系统碳库盘查、碳源汇、碳循环以及人为源排放反演等领域的技术发展,以实践的角度切实解决遥感技术在生态、能源、大气等领域的碳排放监测及模拟问题。

  • 专题一 双碳视角下遥感技术的研究方向
  • 双碳背景及遥感的现实需求
  • 全球碳库、碳收支及碳循环现状
  • 碳库、碳收支与碳循环中的遥感技术

 专题二 生态系统碳库的遥感估算—以森林碳储量为例

碳储量估算的方法与原理
遥感数据的处理与特征参量的提取
特征参量重要性与敏感性分析
估算模型的构建与森林碳储量的估算

专题 生态系统碳收支的遥感估算模拟—以草地系统为例

碳源/汇(碳平衡/碳收支)遥感指标(NEP,NPP等)基本概念
碳收支估算模拟的方法和原理
遥感及辅助数据的获取与处理
基于过程模型的NEP时空分布提取

 专题 土地利用变化碳排放效应的遥感监测—以城市扩张为例

土地利用变化碳排放估算的原理
大尺度土地利用变化数据的获取
高精度土地利用变化数据的制作
年际土地利用变化矩阵的制作
城市扩张碳排放效应的监测与制图

专题五 区域能源消耗碳排放空间格局模拟—基于夜间灯光数据

能源消耗碳排放核查的原理与方法
夜间灯光数据发展现状与获取
辅助数据的获取与处理
夜间灯光数据的处理
 基于夜间灯光数据碳排放模型的构建与修正

 专题六 大气温室气体浓度的卫星监测—以甲烷浓度反演为例

地基、星载温室气体监测技术的发展
可用星载温室气体卫星现状及获取方式
温室气体浓度反演算法原理
甲烷浓度反演的实现

专题七 区域碳循环的遥感模拟与预测—遥感数据同化

数据同化原理
数据同化算法
数据同化系统
区域结果成图

专题八 区域碳循环的遥感模拟与预测—模型驱动使用
主流模型原理与优缺点(大气过程模型与生态过程模型)
模型的下载与安装
驱动数据的获取
模型驱动与参量调整
碳循环模拟结果出图

 

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