瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法及系统

本发明涉及生态数据处理，具体为一种瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法及系统。

背景技术：

1、现有技术中，针对干旱扰动下陆地生态系统碳汇衰减过程的动态模拟，通常以碳汇通量（如总初级生产力gpp、净生态系统生产力nep或日光诱导叶绿素荧光sif）的日尺度异常强度作为衰减起点的判定依据，或以根区土壤水分rsm达到静态破阈门限作为衰减起点的判定依据，并在确定起点后对其后的碳汇序列进行衰减拟合与外推，从而实现对碳汇衰减过程的模拟。

2、然而，在高水汽压差vpd先行而根区土壤水分尚未破阈的早期瞬发性复合热旱场景下，高vpd先导阶段的碳汇下降中混杂着两类形态几乎相同的过程：一类是午后气孔可逆闭合、夜间至次晨即可恢复的瞬时下压；另一类是已转入不可恢复的承诺性衰减。若以早期碳汇异常强度定起点，会把可逆波动误判为衰减起点，导致起点偏早且产生误报；若等根区土壤水分破阈再定起点，又会系统性偏晚。现有技术的不足在于，在仅有大气与碳汇早期证据的时段，无法区分可逆瞬时下压与承诺性衰减起点，致使真实碳汇衰减起始时刻无从准确锚定，进而使早期衰减过程的模拟出现起点偏移与波形失真。

技术实现思路

1、针对相关技术中的问题，本发明提供了一种瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法及系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，包括以下步骤：

3、获取目标区域在监测周期内的大气干旱先导数据、亚日尺度的碳汇响应数据及根区土壤水分数据；

4、基于所述大气干旱先导数据提取大气先导脉冲数据，基于所述碳汇响应数据提取碳汇异常确认数据，在以所述大气先导脉冲数据超过第一预设门限为起点的预设锁定窗内，将所述碳汇异常确认数据首次过第二预设门限的时刻作为暂定起始时刻；

5、基于所述碳汇响应数据，逐昼夜周期提取日间下压幅度与夜间恢复幅度，以生成表征碳汇下降可恢复性的日内可逆性指数序列；

6、监测所述根区土壤水分数据，当其满足持续下降条件并达到破阈门限时，将对应时刻记录为后验锚点，并提取所述后验锚点之前的连续下降轨迹；

7、以所述后验锚点为起始基准，沿时间轴反向扫描所述暂定起始时刻至所述后验锚点间的日内可逆性指数序列，并以所述连续下降轨迹作为因果约束进行裁定，将所述日内可逆性指数序列跌落至预设可逆阈值以下、且其后所述夜间恢复幅度持续趋零的最早时刻，确定为表征不可逆转折的承诺转折时刻；

8、将所述承诺转折时刻作为碳汇衰减起始时刻，并输出包含所述碳汇衰减起始时刻的动态模拟结果。

9、本发明还包括一种瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟系统，包括：

10、数据获取模块，用于获取目标区域在监测周期内的大气干旱先导数据、亚日尺度的碳汇响应数据及根区土壤水分数据；

11、前向触发判定模块，用于基于所述大气干旱先导数据提取大气先导脉冲数据，基于所述碳汇响应数据提取碳汇异常确认数据，在以所述大气先导脉冲数据超过第一预设门限为起点的预设锁定窗内，将所述碳汇异常确认数据首次过第二预设门限的时刻作为暂定起始时刻；

12、可逆性序列生成模块，用于基于所述碳汇响应数据，逐昼夜周期提取日间下压幅度与夜间恢复幅度，以生成表征碳汇下降可恢复性的日内可逆性指数序列；

13、滞后破阈监测模块，用于监测所述根区土壤水分数据，当其满足持续下降条件并达到破阈门限时，将对应时刻记录为后验锚点，并提取所述后验锚点之前的连续下降轨迹；

14、反向承诺裁定模块，用于以所述后验锚点为起始基准，沿时间轴反向扫描所述暂定起始时刻至所述后验锚点间的日内可逆性指数序列，并以所述连续下降轨迹作为因果约束进行裁定，将所述日内可逆性指数序列跌落至预设可逆阈值以下、且其后所述夜间恢复幅度持续趋零的最早时刻，确定为表征不可逆转折的承诺转折时刻；

15、重建输出模块，用于将所述承诺转折时刻作为碳汇衰减起始时刻，并输出包含所述碳汇衰减起始时刻的动态模拟结果。

16、借由上述技术方案，本发明提供了一种瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法及系统，至少具备以下有益效果：

17、1.本发明以大气先导锁定候选时段、以日内可逆性表征下降可恢复性、以土壤破阈轨迹反向裁定不可逆转折，将碳汇衰减起始时刻锚定于该转折；相较以碳汇异常或土壤破阈直接定起点，同时破解偏早与偏晚，实现早期衰减的精准模拟。

18、2.本发明将碳汇数据由日尺度提升至亚日尺度，逐昼夜周期分离日间下压与夜间恢复幅度并取比，构建日内可逆性指数序列，表征每次下降能否在一夜内恢复，从而在仅有大气与碳汇早期证据时即可区分可逆瞬时下压与不可恢复的持续衰减，提供了无法由日尺度数据导出的全新判别量。

19、3.本发明改变后到土壤证据的用途，将其由并列破阈门转为承诺转折的因果验证器：以土壤破阈时刻为后验锚反向裁定不可逆转折，以破阈前连续下降轨迹作因果约束，仅当土壤供水衰竭与可逆性跌落在时序与强度上一致时才进行确认，从而排除偶发天气导致的单夜不恢复，降低误判风险。

20、4.本发明以滞后区间长度反演胁迫承诺速率并动态调整可逆阈值，滞后越短阈值越高，使承诺转折的确定由单一硬阈值升级为随滞后连续变化且有界的估计；再以承诺转折时刻为锚重建早期衰减曲线，使所得起点既早于土壤破阈又晚于纯大气暂定起点，实现早期衰减的稳健重建。

1.一种瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，所述将所述碳汇异常确认数据首次过第二预设门限的时刻作为暂定起始时刻包括：

3.根据权利要求1所述的瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，所述基于所述碳汇响应数据，逐昼夜周期提取日间下压幅度与夜间恢复幅度，以生成表征碳汇下降可恢复性的日内可逆性指数序列包括：

4.根据权利要求1所述的瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，所述夜间恢复幅度持续趋零包括：

5.根据权利要求1所述的瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，所述以所述连续下降轨迹作为因果约束进行裁定包括：

6.根据权利要求5所述的瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，在所述沿时间轴反向扫描所述暂定起始时刻至所述后验锚点间的日内可逆性指数序列之前，还包括：

8.根据权利要求1所述的瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，所述输出包含所述碳汇衰减起始时刻的动态模拟结果包括：

9.根据权利要求1所述的瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟方法，其特征在于，在所述获取目标区域在监测周期内的大气干旱先导数据、亚日尺度的碳汇响应数据及根区土壤水分数据之后，还包括：

10.一种瞬发性复合干旱扰动下的碳汇衰减动态模拟系统，其特征在于，包括：