ABoVE: Multi-model Uncertainty of Carbon Stocks and Fluxes across ABoVE Domain, 2003
简介
文件修订日期：2019-04-18
数据集版本: 1
摘要
该数据集对碳循环各组成部分的不确定性进行了估算，包括：土壤碳储量、自养呼吸（Ra）、异养呼吸（Rh）、净生态系统交换（NEE）、净初级生产力（NPP）和总初级生产力（GPP）。不确定性是根据陆地大气碳交换净值趋势计划（TRENDY）和北美碳计划（NACP）区域综合模式输出平均到年度平均值的多模式（n = 20）差异（即标准偏差）计算得出的。这个总不确定性综合了各模式间陆面物理结构的不确定性、模式内固有参数的不确定性以及强迫数据的不确定性。
对 ABoVE 域创建了一个半度分辨率掩模，用于从全球 TRENDY 和北美（NACP 区域）模式输出中剪切。根据需要对掩模进行转换，以匹配 20 个模式的不同原始分辨率。通过对现有的月度模式输出进行平均，并保留每个模式的本地空间分辨率，为 2003 参考年制作了 NEE、GPP、Rh、Ra、NPP 和 C 土壤的年平均值图。绘制了多模式标准偏差（σ）图，与单个年均值图进行比较。
该数据集有六个 GeoTIFF (.tif) 格式的数据文件。
北极-北方脆弱性实验（ABoVE）是美国国家航空航天局（NASA）陆地生态计划的一项实地活动，于2016年至2021年期间在阿拉斯加和加拿大西部进行。ABoVE 的研究将基于实地的过程级研究与机载和卫星传感器获得的地理空间数据产品联系起来，为提高分析和建模能力奠定了基础，而分析和建模能力是了解和预测生态系统反应及社会影响所必需的。
数据特征
空间覆盖范围： ABoVE 研究域，覆盖阿拉斯加全境和加拿大所有省份
ABoVE 参考地点：
域：整个 ABoVE 研究域
州/地区：阿拉斯加和加拿大
网格单元： 所有 "A "网格单元
空间分辨率0.5 度
时间覆盖范围： 2003-01-01 至 2003-12-31
时间分辨率一次（基准年 2003）
研究区域（所有经纬度均以十进制度表示）
| Site | Westernmost Longitude | Easternmost Longitude | Northernmost Latitude | Southernmost Latitude |
|---|---|---|---|---|
| ABoVE Study Domain | - 176.124747 | -67.124747 | 81.409411 | 39.409411 |
数据文件信息：
共有六个 GeoTIFF (.tif) 格式的数据文件。这些数据是根据多模型差异（即标准偏差）计算出的 0.5 度分辨率 ABoVE 域生态系统碳储量和碳通量的不确定性。
文件名和说明
| File name | Data Units | Description |
|---|---|---|
| autotrophic_respiration_std_dev.tif | kg/m2/month | The standard deviation for autotrophic respiration (Ra) |
| gross_primary_production_std_dev.tif | kg/m2/month | The standard deviation for gross primary production (GPP) |
| heterotrophic_respiration_std_dev.tif | kg/m2/month | The standard deviation for heterotrophic respiration (Ha) |
| net_primary_production_std_dev.tif | kg/m2/month | The standard deviation for net primary production (NPP) |
| total_soil_carbon_std_dev.tif | kg/m2 | The standard deviation for total soil carbon content |
| net_ecosystem_exchange_std_dev.tif | kg/m2/month | The standard deviation for net ecosystem exchange (NEE) |
空间属性：每个文件中的数据带：1.无数据值：-9999, 分辨率：0：0.5 度, EPSG: 4326
应用和推导
我们对站点代表性的分析表明，关键区域的代表性不足。该分析有助于为即将在该地区开展的实地考察活动提供决策依据。这些结果对于未来在阿拉斯加北极和北方地区开展研究，减少北极和北方地区碳循环的不确定性至关重要。
质量评估
由于研究中的不确定性定义，低不确定性区域可能被归类为低不确定性区域，但由于等效性或其他共同假设，模型可能已经趋同，而其他定义的不确定性可能很大。更多讨论请参见 Fisher 等人（2018 年）。
数据获取、材料和方法
最新版本的 NACP 区域综合模型（Huntzinger 等，2012 年）和 TRENDY 模型的模型输出被用来定义北极北方脆弱性实验（ABoVE）域的碳循环不确定性。这种总的不确定性综合了各模型之间陆表物理结构的不确定性、模型内部引入的固有参数不确定性以及强迫数据的不确定性。评估的变量包括净初级生产力（NEE）、总初级生产力（GPP）、异养呼吸（Rh）、自养呼吸（Ra）、净初级生产力（NPP）和土壤碳储量（Csoil）。一些模型提供了 GPP 和 NPP，但没有提供 Ra，而另一些模型提供了 GPP 和 Ra，但没有提供 NPP，因此这些方程中缺少一个未知项。
不确定性研究中的模型和变量。模型参考文献包含在下面的 "参考文献 "部分。
| Model Short Name | Variables Assessed | Model Intercomparison Project (NACP and TRENDY) | Reference |
|---|---|---|---|
| BEPS | GPP, NPP, Rh, Ra | NACP | Chen et al. (1999) |
| CanIBIS | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | NACP | El Maayar et al. (2002) |
| CASA-GFED | GPP, Rh | NACP | van der Werf et al. (2004 |
| CASA-TRANSCOM | GPP, NPP, Rh, Ra, soilC | NACP | Randerson et al. (1997) |
| CLM-CASA | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | NACP | Randerson et al. (2009) |
| CLM4-CN | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | NACP & TRENDY | Thornton et al. (2007) |
| DLEM | GPP, NPP, Ra, Rh, SoilC | NACP | Tian et al. (2010) |
| HYLAND | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | TRENDY | Levy et al. (2004) |
| ISAM | GPP, NPP, Rh, Ra, soilC | NACP | Jain and Yang (2005) |
| LPJ-wsl | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | NACP & TRENDY | Sitch et al. (2003) |
| LPJ-GUESS | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | TRENDY | Smith et al. (2001) |
| MOD17+ | GPP, NPP, Rh, Ra, soilC | NACP | Zhao et al. (2005) |
| OCN | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | TRENDY | Zaehle et al. (2010) |
| ORCHIDEE | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | NACP & TRENDY | Krinner et al. (2005) |
| SDGVM | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | TRENDY | Cramer et al. (2001) |
| SIB3 | GPP, NPP, Rh, Ra | NACP | Baker et al. (2008) |
| TEM6 | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | NACP | Hayes et al. (2011) |
| TRIFFID | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | TRENDY | Clark et al. (2011) |
| VEGAS | GPP, NPP, Rh, Ra, soil C | TRENDY | Zeng et al. (2005) |
| VEGAS2 | GPP, NPP, Rh, Ra | NACP | Zeng et al. (2005) |
大多数变量在 NACP 区域和 TRENDY 中是相同的，但净二氧化碳通量除外，在 TRENDY 中报告为净生物群落生产量 (NBP)（在 HYLAND 中仅报告为净生态系统生产量 (NEP)），但在 NACP 区域中则相反，报告为净生态系统生产量 (NEE)。为了使两个 MIP 之间的二氧化碳通量相等，TRENDY 的符号被反转（并将时间单位从秒转换为月），尽管从技术上讲，NBP 应包括火灾和其他干扰以及横向碳传输造成的额外通量，而 NEE 则不包括在内。来自 TRENDY 的 LPJwsl 和 VEGAS 模型没有进行转换，因为它们的数值已经使用了 NACP 单位。TRENDY 中的 HYLAND 和 SDGVM 模型报告的二氧化碳净通量值的符号不正确，因此将符号反转。
模型输出处理
从全球（TRENDY）和北美（NACP 区域）模式输出中剪切出一个半度分辨率的 ABoVE 域掩膜。掩模经过转换，以匹配模型的不同原始分辨率。通过对现有的月度模式输出进行平均，并保留每个模式的本地空间分辨率，为 2003 参考年制作了 NEE、GPP、Rh、Ra、NPP 和 C 土壤的年平均值图。
多模式标准偏差(σ)与单个年平均值的关系图也已绘制。所有模式的分辨率都按算术级数缩小到 0.5 度。不同模式下相互重叠的像素被用来计算单个半度像素的平均值（Fisher 等人，2014 年）。
代码
!pip install leafmap
!pip install pandas
!pip install folium
!pip install matplotlib
!pip install mapclassifyimport pandas as pd
import leafmapurl = "https://github.com/opengeos/NASA-Earth-Data/raw/main/nasa_earth_data.tsv"
df = pd.read_csv(url, sep="\t")
dfleafmap.nasa_data_login()results, gdf = leafmap.nasa_data_search(short_name="ABoVE_Uncertainty_Maps_1652",cloud_hosted=True,bounding_box=(-176.12, 39.41, -67.12, 81.41),temporal=("2003-01-01", "2003-12-31"),count=-1, # use -1 to return all datasetsreturn_gdf=True,
)gdf.explore()#leafmap.nasa_data_download(results[:5], out_dir="data")引用
Fisher, J.B. 2019. ABoVE: Multi-model Uncertainty of Carbon Stocks and Fluxes across ABoVE Domain, 2003. ORNL DAAC, Oak Ridge, Tennessee, USA. ABoVE: Multi-model Uncertainty of Carbon Stocks and Fluxes across ABoVE Domain, 2003, https://doi.org/10.3334/ORNLDAAC/1652
相关文章
Fisher, J.B., Hayes, D.J., Schwalm, C.R., Huntzinger, D.N., Stofferahn, E., Schaefer, K., Luo, Y., Wullschleger, S.D., Goetz, S., Miller, C.E., Griffith, P., Chadburn, S., Chatterjee, A., Ciais, P., Douglas, T.A., Genet, H., Ito, A., Neigh, C.S.R., Poulter, B., Rogers, B.M., Sonnentag, O., Tian, H., Wang, W., Xue, Y., Yang, Z.-L., Zeng, N., 2018. Missing pieces to modeling the Arctic-Boreal puzzle. Environmental Research Letters 13(2): 020202. ShieldSquare Captcha
Fisher, J. B., Sikka, M., Oechel, W. C., Huntzinger, D. N., Melton, J. R., Koven, C. D., Ahlström, A., Arain, M. A., Baker, I., Chen, J. M., Ciais, P., Davidson, C., Dietze, M., El-Masri, B., Hayes, D., Huntingford, C., Jain, A. K., Levy, P. E., Lomas, M. R., Poulter, B., Price, D., Sahoo, A. K., Schaefer, K., Tian, H., Tomelleri, E., Verbeeck, H., Viovy, N., Wania, R., Zeng, N., and Miller, C. E. 2014. Carbon cycle uncertainty in the Alaskan Arctic, Biogeosciences, 11, 4271-4288, BG - Carbon cycle uncertainty in the Alaskan Arctic
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