研究論文
方紅亮研究組發(fā)布全球植被葉傾角空間分布圖
文章來(lái)源： | 發(fā)布時(shí)間：2025-04-29 | 【打印】 【關(guān)閉】
????植被葉傾角（LIA）表示葉片表面與水平面的夾角，是表征植被結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)，深刻影響植被冠層輻射傳輸、降水截獲、蒸散發(fā)和光合作用等過(guò)程，被廣泛應(yīng)用于輻射傳輸模擬、遙感反演、植被生態(tài)和陸面模式等研究中。然而大范圍植被葉傾角數(shù)據(jù)獲取難度大，目前還缺乏全球范圍的葉傾角分布數(shù)據(jù)。許多研究常常假設(shè)葉傾角符合球形分布（平均葉傾角= 57.3°）或針對(duì)不同植被類(lèi)型預(yù)設(shè)不同的葉傾角數(shù)值。然而，這些假設(shè)在全球的適用性仍然未知，給相關(guān)應(yīng)用帶來(lái)了很大的不確定性。
????中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所畢業(yè)博士李思佳（現(xiàn)就職于湖南科技大學(xué)）和導(dǎo)師方紅亮研究員收集全球已有的葉傾角實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)擴(kuò)展、空間升尺度、樣本篩選和隨機(jī)森林回歸預(yù)測(cè)等過(guò)程，首次生成了全球500米分辨率的平均葉傾角產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上，估算了全球天頂方向葉片投影函數(shù)并進(jìn)行驗(yàn)證評(píng)價(jià)。相關(guān)論文以“Mapping global leaf inclination angle (LIA) based on field measurement data”為題發(fā)表于Earth System Science Data期刊。
???（1）全球葉傾角實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中谷類(lèi)作物與常綠針葉林的平均葉傾角較大，而落葉闊葉林與灌木的葉片相對(duì)水平，草地的葉傾角變化范圍較大（圖1）。全球葉傾角實(shí)測(cè)平均值為40.74°，這與現(xiàn)有球形分布假設(shè)存在一定差距，表明已有研究可能低估了植被對(duì)光能和降水的截獲能力。
???（2）本研究得到的全球葉傾角分布圖表明全球植被平均葉傾角為41.47°±9.55°，平均葉傾角隨緯度的升高而緩慢增加（圖2）。不同植被類(lèi)型的平均葉傾角排序?yàn)椋汗阮?lèi)作物（54.65°）>闊葉作物（52.35°）>落葉針葉林（50.05°）>灌木（49.23°）>常綠針葉林（47.13°）≈草地（47.12°）>落葉闊葉林（41.23°）>?常綠闊葉林（34.40°）（圖3）。全球葉傾角產(chǎn)品展現(xiàn)出合理的空間分布格局，將為相關(guān)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。
???（3）交叉驗(yàn)證結(jié)果表明對(duì)于非農(nóng)作物，預(yù)測(cè)平均葉傾角與驗(yàn)證樣本保持中等一致性（r?= 0.75）。而農(nóng)作物的一致性相對(duì)較低（闊葉作物：r?= 0.48，谷類(lèi)作物：r?= 0.60）（圖4）。這與農(nóng)作物較強(qiáng)的葉傾角季節(jié)變化有關(guān)，未來(lái)可通過(guò)加強(qiáng)LIA測(cè)量以改進(jìn)制圖效果。
???（4）基于葉傾角得到的天頂葉片投影函數(shù)展現(xiàn)出與葉傾角相反的空間及緯度分布格局，全球植被平均葉片投影函數(shù)為0.68±0.11（圖5）。驗(yàn)證結(jié)果表明基于葉傾角得到的葉片投影函數(shù)與參考值相比具有中等一致性（r?= 0.62）。
該項(xiàng)工作有助于增進(jìn)對(duì)于全球植被葉傾角的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)植被遙感建模與反演、陸面過(guò)程模擬等研究進(jìn)展。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金以及地理信息科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金的資助。
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Li ，S標(biāo)點(diǎn)符號(hào)重復(fù)！and Fang ，H標(biāo)點(diǎn)符號(hào)重復(fù)！2025. Mapping global leaf inclination angle (LIA) based on field measurement data. Earth Syst. Sci. Data ，17 ，1347-1366.?https://doi.org/10.5194/essd-17-1347-2025.
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全球植被葉傾角數(shù)據(jù)產(chǎn)品（CAS-GLA V1.1）：
Li ，S標(biāo)點(diǎn)符號(hào)重復(fù)！and Fang ，H標(biāo)點(diǎn)符號(hào)重復(fù)！2025. Global leaf inclination angle (LIA) and nadir leaf projection function (G(0)) products (V1.1) [Data set]. Zenodo.?https://doi.org/10.5281/zenodo.12739662.
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