全球及区域模式中陆面过程的地表植被覆盖分类方法_姚凤梅

DOI :10. 13826/j . cn ki . cn65-1103/x . 2006. 06. 018

第29卷　第6期干旱区地理V o l . 29　No . 6

2006年12月A R I D 　LA N D 　GE O G R A P H Y D e c . 　2006

全球及区域模式中陆面过程的地表植被覆盖分类方法

姚凤梅, 　张佳华

(1　中国科学院研究生院地学院, 北京　100049; 　2　中国气象科学研究院, 北京　100081)

摘　要:　全球和区域尺度上陆面生态系统与气候密切相关。全球和区域模式的发展对于我们认识气候与陆地生态的变化起到重要作用。在这些模型中, 植被覆盖是影响大气-植被间热量、水分和C O 2等交换的重要陆面参数。在分析了陆地植被覆盖分类原理基础上, 介绍了目前全球不同植被覆盖分类方案, 包括基于地基观测的植被分布、基于生物气候特征的分类方案(如:H o l d r i d g e 的方案) ; 特别近年来陆面过程试验表明, 各种遥感数据源(如:N O A A-A V H R R , E O S -M O D I S , L a n d -s a t -T M ) 等为我们提供了有利的工具来监测全球植被动态, 完善植被分类, 并且采用高时空分辨率的全球土地覆盖状况特征, 在不同时空尺度揭示植被-大气相互作用。本文分析了代表性的3种基于卫星遥感技术的陆面植被分类方案, 分别是B A T S (18类) 、SI B (9类) 、S I B 2(12类) 和B I O M E -B G C (31类) 陆地模式的植被覆盖分类方案. 最后分析了目前可用于全球植被覆盖分类的新的遥感数据库。

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词:　陆面过程　陆面植被覆盖分类　遥感信息

中图分类号:　Q948. 15. 2　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-6060(2006) 06-0872-06

　　近年来, 利用全球及区域模式中耦合陆面过程模式对研究全球及其区域能量、热量、水文过程和物质循环等过程发挥了重要的作用, 并且广泛应用于对干旱区气候变化、生态系统和环境变化的研究。在陆面过程模式中, 地表植被覆盖分类十分重要, 一个真实地描述陆面过程的能量、热量、水文过程和物质循环的全球和区域模式, 必须要有一个真实的现存植被分类图, 每个网络都要有一定的土地覆盖相对应。由不同土地覆盖反演出的叶面积指数(L A I ) 、粗糙长度和地表阻抗等都要作为模式进行的输入参数。

(乔木、灌木还是草本) ; (2) 乔木的季节特征(常绿的还是落叶的) 。(3) 生长叶的类型(针叶还是阔叶) ; (4) 非乔木的光合作用途径(C 3途径还是C 4途径) 、(5) 植被生活周期(一年生还是多年生的) ; (6) 干扰的类型和强度(如开垦、种植、火灾等) 。

植被生活受到多种因素的影响, 植物的环境条件对植被生长有相当大的影响, 不同生态因子对区别植被类型具有重要意义

〔1〕

。如果以光影响植被生

态类型, 可以分为阳性植物、阳性植物和耐阴植物。分别表述为, 阳性植物:是在强光环境中才能生育健壮、在荫蔽和弱光条件下生长不良的植物。在树木中如松、杉、栓皮栎、杨、桦、槐等都属于阳性种类。草原和沙漠植物, 以及先叶开花植物和一般的农作物也都是阳性植物。但并非说阳性植物在越暗的地立生长越好。因为光强太弱, 达不到阴性植物的光补偿点时, 也为影响到正常的生长。阴性植物多生长在潮湿、背阳的地方或生长在密林内, 如林下草木等。树种中有铁杉、红豆杉、紫果云杉、柔毛冷杉等都极耐阴。耐阴植物是介于二类之间的植物, 它们

1　陆面分类原理

陆面植被类型的差异表现在植被在光合、呼吸和有机物利用方面的差异。大多数研究陆面大气—植被—土壤中的水热交换和物质循环, 都必须了解下垫面的地表分类状况, 在全球和区域气候模式中, 将其作为重要的边界条件。有人认为, 在全球尺度上, 植被的特征差异是控制水分, 能量和C O 2通量最重要的条件:这些因素包括(1) 植被的生长类型

收稿日期:2006-03-11; 　修订日期:2006-07-09基金项目:国家自然科学基金(30370814) , 科技部项目(2003D 1B 4J 144) ; 中国科学院研究生院院长基金; 中国科学院东亚区域气候-环境

重点实验室基金, 国气象局新疆沙漠气象基金:中国气象局兰州干旱气象基金资助

作者简介:姚凤梅(1968-) , 女, 博士, 从事气候变化对环境的影响研究, 发表论文近20篇

6期　　　　　　　　　　　　姚凤梅等:全球及区域模式中陆面过程的地表植被覆盖分类方法　　　　　　　　　　　

既能生长在全日照的光下, 也能在荫蔽地生长。树种中如青冈属、山毛榉、云杉、侧柏、胡桃等。如果根据植物开花过程对日照长度反应不同, 可将植物分为:长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物等。如果以温度为主导因子, 可将植被分为:窄温植物、广温植物、适温植物等。贝尔格根据影响植被分布的年平均温度、最冷、最热月平均温度将全球植被划分为如下类型:

(1) 热带雨林:年均温为24-30℃,最冷月平均温度在18℃以上。

(2) 亚热带森林:冬季温暖、最冷月均温在2℃以上, 夏季炎热潮湿。

(3) 温带季风林:一月均温在10℃左右, 七月均温在20-25℃。

(4) 塞温带针叶林:七月均温在10-12℃,年均温在0℃左右。

(5) 寒带苔原:最热月均温低于10℃, 但高于0℃。若以水分为主导因子, 可将植被划分为:水生植物和陆生植物, 而水生植物可根据其生长环境内水的深浅不同划分为沉水植物, 浮水植物和提水植物。陆生植物根据其耐受水分不足及抗旱能力的差异分为:湿生植物、中生植物和旱生植物类型。若以土壤为主导因子的植被生态类型可划分为:酸性土、中性土、碱性土植物。碱性土植物根据它们对过量盐类的适应特点不用可分为:聚盐性植物、泌盐性植物和不透盐性植物。此外, 由于长期不合理利用土地与破坏植被的结果, 可引起沙漠化, 产生沙生植物类型, 称为沙生植物。可见, 地表植被覆盖分类可以由其分类主导因子的差异而又很大的不同。

植被的种类组成、外貌特征和结构决定植被的类型和差异, 从演化形态学的角度可将植被分为木本、半木本、草本、叶状体植物等4类, 如以主轴木质化的程度和寿命的长短可分为乔木、灌木、半灌木、多年生草本、一年生草本等; 再按体态和发育节律分为落叶、常绿等类型。

观测。但由于野外观测的标准很不一致, 同时获得大范围的现存植被状况有相当大的困难, 因此, 这类工作在从局地到区域, 再到全球尺度若采用单一的分类系统往往是不可能的。这种标准的差异表现在对植物生理、形态、区系特征和环境特征的分类标准具有广泛的差异性。此外, 基于地面观测的资料往往具有资料不连续不完整的缺点, 有时不得不采用间接的方法来获得间断区域的植被覆盖信息。但这类分类方法具有一个最显著的特点就是真实、而且分辨率很高。M a t t h e w s (1983) 为了应用的需要将植被分布178类53种

〔3〕

〔2〕

。而W i l s o n 和H e d e r s o n-S e l l e r s

(1985) 也将植被类型分成主要和次要植被类型共

。可见基于观测资料的结果的分类可以十

分详尽。

2. 2　基于生物气候特征的分类方案

众所周知, 植被类型的划分包括对现存植被划分和潜在植被划分两类, 现存植被划分往往是研究受人类干扰或其他干扰因素影响的植被处于不同演替阶段的分类特征。而基于生物气候特征所划分的植被类型是关于“气候顶级群落”产生的分类图, 而不是真实的现存植被分类图。例如H o l d r i d g e (1947) 的方案中仅考虑降水、温度、湿度的年平均值。划分的植被类型称为生命地带(L i f e-Z o n e ) 。1964年T r o l l 和P a f t e n 采用了较详细的气候的季节信息, 如冬季最大降水和温暖夏季的湿度等。B o x (1981) 发展一个分类系统含有90种植被生活型, 用以描述地球植被结构的主要类型和基于气候要素来预测每一种植被类型的出现

〔5〕

〔4〕

。

P r e n t i c e (1992) 等也基于平均最冷月的温度, 年积温和一个干旱指数, 发展了一个全球植被类型的模式

〔6〕

。利用生物气候来划分植被类型最显著的工

作是H o l d r i d g e 在1947年发表的后在1967年修订的生命地带分类方法, H o l d r i d g e 利用三个生物气候变量来描述气候与大范围植物分布的关系。第一个变量是生物温度(b i o t e m p e r a t u r e ) , 定义为日平均温度>0℃的值, 生物温度的概念在一定程度上反映了生物在大于0℃(霜冻) 的条件下生长, 而且与生长度日紧密相关。但以生物温度为16℃划分暖温带和亚热带的标准, 多少是基于经验的基础, 并不能在每一类型中得到检验。植物对水分的需求可以用两个参量来分别表示, 但二者却不能截然分开, 一个是年平均降水量, 一个是潜在蒸散(P E T ) , P E T 很难直接用气象方法得到, 在生命地带方案中采用半经验的与平均生物温度相关的函数加以求取。不同的湿

2　陆面植被分类的基本方案

陆面植被分类的研究已经有近一个世纪的研究历程, 最主要的分类是基于植被的地植物特性例如主要生活型或植被种类组成。环境因子如土壤或气候因子也直接或间地参与植被的分类。2. 1　基于地基观测的植被分布

大范围的植被分布图典型的工作是基于野外的

　　　　　　　　　　　　　　　　　干　旱　区　地　理　　　　　　　　　　　　　　　29卷度分布区由P E T 和年降水的比值来定义。B o x (1981) 的模型称为大气候和植物类型, B o x 发展在于全球尺度的大气候与植物类型相关联的表达式。他认为气候限制植物种的分布, 他把一些分布在海拔较高甚至冰圈的植被也纳入了他的90个种类之中。在B o x 的方案中代表气候的生物气候参数有8个, 如下表1。最近的工作包括一些生态机理引入到模型中, 根据不同植被类型对寒冷的耐受、生长需要热值总量和干燥指数的特殊的植物生理响应来反映生物的地理分布(W o o d w a r d 1995; N e i l s o n 等, 1993)

〔7, 8〕

10m 分辨率。这些对真实的地表分类往往具有很高的精度。如果采用N O A A-A V H R R 的数据, 则可对地表植被进行季节变化(s e a s o n a l c h a n g e ) 和年度变化(a n n n a l c h a n g e ) 的研究。为了宏观地研究全球陆地植被状态, N O A A -A V H R R 资料非常有效。A V H R R 通道1(可见光) 和通道2(近红外) 数据, 根据(C h 2-C h 1) /(C h 2+C h 1) 计算的N D V I 对应于植被的绿度。A V H R R 的I F O V 在星下点约为1. 1k m 。它可以一天两次观测到几乎整个地球。美国发布的G V I 数据是对A V H R R 数据重采样得到的。它是从一周过境数据中, 提取云量最少的一天。G V I 数据按月汇总把相似的像元归纳为一组就可以得到世界植被图、在处理上采用了一年12个月的N D V I 数据进行集群分析法。遥感信息分类具有快速、大面积、动态的特点, 但是基于地表植被反射辐射特征的组合而作为分类标准, 往往会产生很多误差。主要原因之一是目前在解决同谱异物和混合象元等问题还有待进一步完善。其次N O A A -A V H R R 的数据在全球尺度上, 往往难以得到长时期无云的资料。R u n n i n g 等(1995) 在研究植物分类中首先提出了分类的三个特征, 分别表述为地上活有机体的生育周期, 单叶的寿命及叶型。由这三个基本特征可以将植被分类为6种。第一个标准、地上活有机体用以区分多年生成一年生的地上生物体, 这是进行季节气候和C 平衡模拟的关键所在。

〔9〕

。但这类工作的最终产品仍然是给出全

球潜在的植被而已。

表1　Bo x 分类方案中的生物气候参数T a b . 1　Bi o -c l i m a t i c p a r a me t e r s i nB o x

c l a s s i f i c a t i o ns c h e m e

符　　号

　　Tm a x 　　Tm i n 　　DT 　　P　　MI 　　Pm a x 　　Pm i n 　　PT m a x

名　　　称

　　最热月的平均温度　　最冷月的平均温度

　　介于T 和T 之间的范围m i n m a x 　　年总降水量

　　湿度指数, 定义为P 与年可能蒸散的比值　　最湿月的平均总降水量　　最干月的平均总降水量　　最热月的平均总降水量

2. 3　基于遥感数据的植被分类方案

利用遥感数据进行地表覆盖分类是遥感应用最典型的例子。L a n d s a t 的M S S 可以有80m 的分辨率、La n d s a t T M 有30m 的分辨率, 而S P O T 则有

表2　基于遥感信息的地表分类的基本类型

T a b . 2　Th e l a n d c o v e r c l a s s i f i c a t i o nb a s e do nr e mo t e s e n s i n g i n f o r m a t i o n

地表覆盖类型常绿阔叶林常绿针叶林高纬度落叶林

苔原常绿落叶混交林落叶阔叶林森林草原草原灌丛和裸地

植物生长茂盛期的最大高度至少5m , 热带在8～10m

最大到50m (澳州桉树) 至少5m , 最大到50m

(如北美的红杉)

至少5m 低

至少5m (我国长江流域) 至少5m 有的达50m 0. 5～2m (草本) 至少5m

0. 5～2m (草本)

0. 5～5m

植物覆盖度

大部分树冠相接, 部分不联

但至少大于40%树冠相接, 但至少大于40%大部分树冠相接部分不联但至少大于40%呈连续覆盖的苔藓、地衣和草本; 分散和斑块分布的矮灌木

树冠相接, 但至大于40%树冠相接, 但不连, 至少大于50%

10～40%

森林覆盖子

连片或不连

散布灌木

季相

常绿, 部分在干季叶减少

常绿落叶不明显常绿落叶干阔叶冷阔叶常绿或落叶(树) 一年生草类

一年生常绿或落叶

叶型阔叶树硬叶树针叶或鳞状叶树亚洲北部的针叶树和欧洲及北美的阔叶树

苔藓、地衣、草类常绿叶和落叶混生

阔叶树阔叶树及草类草或草状植物、禾本类阔叶硬叶肉质植物

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这一类别对终年都可以呼吸的植被(例如森林和具木质化茎的灌丛) 与只以种子或地下组织的形式渡过非生长季的一年生农作物及草类区分开来。它也和植物的光合作用和植被高度相关, 而后者是气候模型中能量和动量传输方程所需要的地表面粗糙度的主要决定因子。第二个标准是叶子寿命, 或称常绿或落叶树, 是植物碳循环动态的一个极为关键的变量, 对季节性反照率和地表的能量也十分重要。确定某种植物冠层是否每年需要重新开始生长或仅需一部分生长, 从而关系到生态系统中C 的分配、叶凋落物动态和土壤C 库。R e i c h 等(1992) 认为冠层导度和最大光合作用速率与叶的寿命有很大关〔10〕系。因而, 在一定程度上, 全球冠层全体交换的能力可能也和叶寿命有密切的关系。R u n n i n g 和H u n t (1993) 直接定义了三种生活型的最大气孔导度, 分别是常绿针叶林(1. 6m m s ) 、落叶阔叶林

-1-1〔11〕

(2. 5m m s ) 和一年生草类(5. 0m m s ) 。

目前全球和区域模式的陆面过程模式大都采用基于遥感信息建立的土地覆盖分类模式, 以D i c k i n -s o n 等提出的“生物圈-大气传输方案”(B A T S ) 的陆面过程模式为例, 其主要的参数化过程包括:对每一个模式格点输入值包括:地表辐射特征、地表覆盖状况、土壤类型及其他物化参数, 计算土壤、雪、海冰的温度, 计算土壤湿度、蒸散和地表及地下水径流, 地表植被覆盖度、混合像元的地表蒸腾, 各种地表特征反射率, 植被水分收支, 拖曳系数, 叶温、叶变量

-1

水分收支。表5列出B I O M E -B G C 的地表覆盖分类。

表4　Si B 和S i B 2的植被分类方案

T a b . 4　Th e l a n d c o v e r t y p e s i nS i Ba n dS i B 2m o d e l s

S i B

类型12345678

9101112

名称常绿阔叶林落叶阔叶林针阔混交林常绿针叶林落叶针叶林有地被物的阔叶林

地被物有地被物的阔叶灌裸地的阔叶灌叶

矮树及灌木

裸地

落叶阔叶林+冬小麦

类型12345666

7869

S i B 2

名称常绿阔叶林落叶阔呆林针阔混交林常绿针叶林落叶针叶林短生植物/C4草本短生植物/C4草本短生植物/C4草本阔叶灌木十裸士矮树+灌木短生植物/C草本4农作物/C草本3

2. 4　全球陆面覆盖的数据库

目前开发的全球陆面覆盖的数据库主要包括:利用N O A A-A V H R R 数据开发的全球1k m 的地表覆盖数据集

〔16〕

; 全球10×10k m 间距的地表生物理

量数据集; 全球10×10k m 间距的土地覆盖类型〔17〕〔18〕图; 全球1k m 的地表覆盖数据集; 全球0. 5-1. 0度网格的地表生物物理数据集

〔19〕

〔14〕

。目前

基于遥感数据进行地表分类的方法还有待进一步发〔20〕展。原来的聚类分析统计分析的方法结合人工解译仍然是大尺度分类的基本方法。随着对分类精

分类树、多元数据参数(包括叶面积指数、叶通量、叶气孔导度) 。如:度的要求, 新的方法如神经网络、

〔12〕

专家系统和计算机模拟识别技术等在不断发展, 利表3B A T S 的地表植物类型。

用植被指数如N D V I 、GU I 、WI 、BI 等进行间接分类识〔21〕表3　BA T S 陆面模式的地表植物分类方案

别。全球测图(G l o b a l M a p p i n g ) 是联合国为推动

T a b . 3　Th e l a n d c o v e r t y p e s i nB A T Smo d e l

类型作物/混合耕作地

短草常绿针叶林阔叶针叶林阔叶阔叶林常叶阔叶林

高草沙漠

冻原

编号[***********]

类型灌溉农田半沙漠冰帽/冰川泥沼或沼泽内陆水域海洋常绿灌木阔叶灌木混交林地

〔13, 14〕

编号123456789

“全球空间数据基础设施”(G S D I ) 建设而开展的一项国际性合作计划项目, 开发出包括全球范围的高程、植被、土地利用、土地覆盖、交通网、居民地、水系和行政边界8个专题图层的1∶100万的数字地理

〔22〕

数据集。目前卫星遥感技术的发展, 使得E O S /M O D I S 能更精确地对一表植被进行分类

〔23〕

。另外,

E O S 的传感器将发射用于分析B R D F 的M I S R (多角度成像光谱仪) , 将有利于二向性反射的分析。除了普通的G V I 数据库, 一些新的植被指数已开始出现,

。

目的为了消除大气和土壤背景的对N D V I 的影响, 这些包括G E M I (全球环境植被指数) , S A V I (土壤调整植被指数) 、AR V I (抗大气植被、植被指数) 等。国际对地观测卫星委员会(C E O S ) , 已经和联合国粮农组织(F A O ) 、全球气候观测系统(G C O S ) 、全球海洋观测系统(G O O S ) 、全球陆地观测系统(G T O S ) 等形成了综合全球观测战略合伙组织。由世界气候研究

表4列出S i B 和S i B 2的地表覆盖分类方案

三维的研究全球C 循环和陆面生态过程的B I -O M E -B G C (f o r B i o m e B i o G e o C h e m i c a l C y c l e s ) 模式(H u n t , 1996) 用于模拟植被的光合作用, 光呼吸暗呼吸后的C O 2通量, 同时可对水循环和N 循环进行

〔15〕

模拟。主要从遥感信息得到N D V I 来反演L A I , 然后利用L A I 来模拟叶光合作用、光呼吸、暗呼吸和

　　　　　　　　　　　　　　　　　干　旱　区　地　理　　　　　　　　　　　　　　　29卷计划(W C R P ) 和全球能量和水分循环试验(G E W -E X ) 联合的协调强化观测期(C E O P ) 试验目前的遥感数据包括有从G M S , M E T E O S A T , G O E S , P O E S , A D E O S -2, E N V I S A T , T R M M , A q u a , T e r r a 等卫星获取的数据资料。这些新的产品将有利于遥感数据的全球分类。三维的研究全球C 循环和陆面生态过程的B I O M E -B G C (f o r B i o m e B i o G e o C h e m i c a l C y -c l e s ) 模式(H u n t , 1996) 用于模拟植被的光合作用, 光呼吸暗呼吸后的C O 2通量, 同时可对水循环和N 循环进行模拟。主要从遥感信息得到N D V I 来反演L A I , 然后利用L A I 来模拟叶光合作用、光呼吸、暗呼吸和水分收支。表5列出B I O M E-B G C 的地表覆盖分类。

表5　在B I O ME-B G C 中马迪斯(Ma t t e w s )

的陆地表面覆盖分类T a b . 5　Th e l a n d c o v e r t y p e s i n B I O ME-B G Cm o d e l b y Ma t t e w s

植被类型和描述

[***********][***********][**************]31

热带常绿红树林热带/亚热带常绿季节林

亚热带常绿雨林温带/亚极地常绿雨林温带常绿阔叶夏绿雨林常绿阔叶硬叶冬绿雨林热带/亚热带常绿针叶林温带/亚极地常绿针叶林热带/亚热带耐旱落叶林

常绿冷性落叶林非常绿冷性落叶林喜旱的森林, 林地常绿阔叶硬叶林地常绿针叶林地热带/亚热带耐旱林地

冷性落叶林地常绿阔叶灌草丛、矮灌丛常绿针叶灌丛小叶灌草丛

干旱灌草丛冷性落叶亚极地灌草丛喜旱的灌丛、矮灌丛北极、高山苔原、苔状沼泽高、中、短草(10%～40%的林地覆盖) 高、中、短草(小于10%的林地覆盖

高、中、短草有灌丛覆盖

高草无林地覆盖中草无林地覆盖牧草地、短草无林地覆盖

沙漠冰耕地

叶型B B B B B B N N B B B S S N B N S S S S S G G G G G G G n a n a G

寿命E E E E E E E E D D D D D E D D E E D D D D D D D D D D n a n a D

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l e a f , p l a n t a n ds t a n d c h a r a c t e r i s t i c s a m o n g d i v e r s e e c o s y s t e m s 〔J〕. E c o l . Mo n o g r . 1992, 62:365-392.

〔15〕

〔24〕

3　结　论

全球植被和大气相互作用中, 陆面生态系统的植被覆盖是影响大气-植被间热量、水分和交换的

重要陆面参数。本文分析了陆地植被覆盖分类原理所遵循的按植被种类组成、外貌特征和结构决定植被的类型和差异, 包括典型的地基观测的植被分布; 以温度和水分为主要条件的植被覆盖分类方法, 如典型的H o l d r i d g e 的生物气候特征的分类方案。卫星遥感信息为研究全球和区域的植被提供了可能性, 目前大多数的气候模式陆面过程中的植被覆盖哦分类采用了基于卫星遥感技术的陆面植被分类方案, 但是准确地从卫星遥感资料反演陆面植被的分

〔25〕

类还需要不断地完善, 以利于实用化。特别是我国地处东亚季风区, 西南有高大的青藏高原的机械阻挡, 西北又处于世界最大的欧-亚-非洲内陆地

区, 植被复杂多样, 需要用更多的高分辨率的卫星资料来精确地刻画陆表的植被状况。参考文献(R e f e r e n c e s )

注:表中, N :针叶林, B :阔叶林, S :灌木地; G :草地;D :落叶; E :常绿叶; n a :无叶

6期　　　　　　　　　　　　姚凤梅等:全球及区域模式中陆面过程的地表植被覆盖分类方法　　　　　　　　　　　

〔11〕R u n n i n gSW, H u n tE R . G e n e r a l i z a t i o n o faf o r e s te c o s y s t e m

p r o c e s s m o d e l f o r o t h e r b i o m e s , B i o m e -B G C , a n da na p p l i c a t i o n f o r g l o b a l -s c a l e m o d e l s . S c a l i n g p r o c e s s e s b e t w e e nl e a f a n dl a n d -s c a p el e v e l s 〔M〕.I n :S c a l i n g p h y s i o l o g i c a lP r o c e s s e s :l e a ft o G l o b e (Eh l e r i n g e r J . R . , F i l e d , C . B . , e d s . , )A c a d e m i c P r e s s , S a nD i e g o . 1993, 141-158.

〔12〕D i c k i n s o nRE , H e n d e r s o n-S e l l e r sA , K e n n e d yPJ , e t a l .B i o -s p h e r e A t m o s p h e r e T r a n s f e r S c h e m e (B A T S )v e r s i o n 1e a s c o u p l e d t o t h eN C A RC o m m u n i t yC l i m a t e M o d e l 〔M〕. N C A RT e c h . N o t e , N C A RT N 387+S T R . N a t l . C e n t . f o r A t m o s . R e s . , B o u l d e r , C o l o . 1993. 72. 〔13〕S e l l e r s PJ , M i n t zY , S u dYC , e t a l .AS i m p l e B i o s p h e r em o d e l

(S i B )f o r u s ew i t h i n g e n e r a l c i r c u l a t i o n m o d e l s 〔J〕.J . A t m o s . S c i . 1986, 43:501-531.

〔14〕S e l l e r s PJ , R a n d a l l DA , C o l l a t z GJ , e t a l . Ar e v i s e d l a n ds u r f a c e

p a r a m e t e r i z a t i o n(S i B 2)f o r a t m o s p h e r i c G C M s .P a r t I :M o d e l F o r -m u l a t i o n 〔J〕.J . o f C l i m a t e . 1996, 9:676-705.

〔15〕H u n t ERJ r , P i p e r SC , N e m a n i R R , e t a l . G l o b a l n e t c a r b o ne x -c h a n g e a n di n t r a -a n n u a l a t m o s p h e r i cC O 2c o n c e n t r a t i o n s p r e d i c -t e db y a ne c o s y s t e mp r o c e s s m o d e l a n dt h r e e -d i m e n s i o n a l a t m o s -p h e r i c t r a n s p o r t m o d e l 〔J 〕. G l o b a l B i o g e o c h e m i c a l C y c l e s . 1996, 10(3) :431-456.

〔16〕L o v e l a n dT , M e r c h a n t J , O h l e nD , e t a l .D e v e l o p m e n t o f a L a n d -C o v e r c h a r a c t e r i s t i c s d a t a b a s e f o r t h e c o n t e r n i n o u s U . S . A 〔J〕.P h o -t o g r a m m . E n g . R e m o t eS e n s . 1991, 57:1453-1463.

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L a n dC o v e r C h a r a c t e r i s t i c s D a t a b a s e a n dI G B PD I S C o v e r f r o m 1-k m A V H R RD a t a 〔J 〕. I n t . J . o f R e m o t e S e n s . 2000, 21:1303-1330. 〔19〕L o s S O , C o l l a t z , GJ , S e l l e r s PJ , e t a l . Ag l o b a l 9-Y e a r B i o p h y s i -c a l L a n d s u r f a c e D a t a s e t f r o mN O A AA V H R RD a t a 〔J〕.J . H y d r o m e -t e o r o l . 2000, (1) :183-199.

〔20〕Z h a n gJ i a h u a , D o n g We n j i e , Wa n gC h a n g y a o , e t a l .D y n a m i co f

C h i n a ' s c u l t i v a t e dl a n d a n d l a n d c o v e r c h a n g e s o f i t s t y p i c a l r e g i o n s b a s e do nr e m o t es e n s i n gd a t a 〔J〕.J o u r n a l o f F o r e s t r yR e s e a r c h . 2001, 12(3) :183-186

〔21〕To d dS W, H o f f e r RM . R e s p o n s e s o f s p e c t r a l i n d i c e s t o v a r i a t i o n s i n

v e g e t a t i o nc o v e r a n d s o i l b a c k g r o u n d 〔J 〕. P E ＆R S . 1998, 64(9) :915-921.

〔22〕F e e n e y M , R a j a b i f a r d A , Wi l l i a m s o n I P . S p a t i a l D a t a I n f r a s t r u c t u r e

F r a m e w o r k s t os u p p o r t d e c i s i o n-m a k i n gf o r S u s t a i n a b l eD e v e l o p -m e n t 〔A 〕. P r o c e e d i n g s o f t h e 5t hG l o b a l S p a t i a l D a t aI n f r a s t r u c t u r e (G S D I )C o n f e r e n c e 〔C〕,C a r t a g e n a , C o l o m b i a . 1994, M a y 22-24. 〔23〕M u c h o n e yD , M o r a kJ , C h i H . A p p l i c a t i o no f t h eM O D I Sg l o b a l s u -p e r v i s e dc l a s s i f i c a t i o nm o d e l t ov e g e t a t i o n a n d l a n d c o v e r m a p p i n g o f c e n t r a l A m e r i c a 〔J〕. I n t . J . o f R e m o t e S e n s . 2000, 21:1115-1138. 〔24〕D a v i d C a r b o n . I n t e r n a t i o n a l C o m m i t m e n t ＆c o -o p e r a t i o n :Ke y s t o

a s u c c e s s f u l C E O P 〔J 〕. C E O PN e w s l e t t e r , 2003, 3:1-2. 〔25〕Y u e J i a n , Z h a n g X u e m e i , Ad i s c u s s i o no nt h ec l a s s i f i c a t i o no f l a n d

u s e i nc h i n a 〔J〕.A r i d L a n d G e o g r a p h y , 2003, 26(1) :78-87. 〔岳健、张雪梅. 关于我国土地利用分类问题的讨论〔J〕. 干旱区地理, 2003, 26(1) :78-87. 〕

V e g e t a t i o n c l a s s i f i c a t i o n s c h e m e o f l a n ds u r f a c e p r o c e s s i n G C M ＆R C M

Y A OF e n g -m e i , Z H A N GJ i a -h u a

(1U n i v e r s i t y o f G r a d u a t e dS t u d e n t , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e i j i n g , 100049

2C h i n e s e A c a d e m y o f M e t e o r o l o g i c a l S c i e n c e s , B e i j i n g , 100081)

A b s t r a c t :I t i s w e l l k n o w n t h a t c l i m a t e i s c l o s e l y r e l a t e dt o t h e t e r r e s t r i a l e c o s y s t e mo f l a n ds u r f a c e i ng l o b a l a n d r e g i o n a l s c a l e s . T h e d e v e l o p m e n t o f A G C M a n d R e g i o n a l C l i m a t e M o d e l (R C M )p l a y a ni m p o r t a n t r o l e f o r u s t o u n d e r s t a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n c l i m a t e c h a n g e a n d t e r r e s t r i a l e c o s y s t e m s c h a n g e . I n t h e s e m o d e l s , t h e v e g e t a -t i o nc o v e r i s k e y l a n d s u r f a c e p a r a m e t e r w h i c h i m p a c t o n t h e e x c h a n g e p r o c e s s b e t w e e n a t m o s p h e r e a n d v e g e t a t i o n , i n c l u d i n g h e a t , w a t e r a n d C O 2e t c . I n t h i s p a p e r , t h e p h y s i c a l m e c h a n i s m s o f t e r r e s t r i a l v e g e t a t i o n c o v e r c l a s s i f i c a -t i o n m e t h o d s w e r e a n a l y z e d . A n ds e v e r a l g l o b a l v e g e t a t i o nc o v e r c l a s s i f i c a t i o ns c h e m e s w e r e i n t r o d u c e d ; s u c ha s g r o u n d -b a s e d v e g e t a t i o n c o v e r c l a s s i f i c a t i o n m e t h o d , b i o m e -c l i m a t i c -b a s e d v e g e t a t i o n c o v e r c l a s s i f i c a t i o n m e t h -o d (i . e . , H o l d r i d g e ' s s c h e m e ) . P a r t i c u l a r l y , i nr e c e n t l y t h e l a n d s u r f a c e p r o c e e d i n g e x p e r i m e n t s d e m o n s t r a t e d t h a t r e m o t e s e n s i n g d a t a d e r i v e d f r o mN O A A-A V H R R , E O S -M O D I S , L a n d s a t -T M p r o v i d e u s w i t ha p o w e r f u l m e a n s , w h i c h w e c a n m o n i t o r t h e d y n a m i c s o f t h e g l o b a l v e g e t a t i o n , v e g e t a t i o n c l a s s i f i c a t i o n a n d u n d e r s t a n d t h e r e -a l l a n d c o v e r c o n d i t i o n i n g l o b a l s c a l e w i t h r e l a t e d h i g h-r e s o l u t i o n i n t i m e -s p a c e s c a l e s , a n d r e v e a l t h e i n t e r a c -t i o n b e t w e e n v e g e t a t i o n a n d c l i m a t e i n v a r i o u s t e m p o r a l a n d s p a t i a l s c a l e s . T h e f o u r l a n d s u r f a c e v e g e t a t i o n c l a s s i f i -c a t i o n s s c h e m e s u s i n g r e m o t e s e n s i n g d a t a w e r e a n a l y z e d , i n c l u d i n g B A T S (18t y p e s ) , S I B (9t y p e s ) , S I B 2(12t y p e s )a n d B I O M E -B G C (31t y p e s ) . I n t h e e n d , t h e v e g e t a t i o n c l a s s i f i c a t i o n i s d i s c u s s e d b a s e d o n n e w l y r e m o t e s e n s i n g s a t e l l i t e d a t a s e t . K e y Wo r d s :l a n d s u r f a c e p r o c e s s ; l a n d s u r f a c e v e g e t a t i o n c l a s s i f i c a t i o n ; r e m o t e s e n s i n g i n f o r m a t i o n