CASA模型

目前，應用衞星遙感手段結合相應的模型模擬來進行陸地生態系統碳循環研究已經成為碳循環研究的一個重要的發展方向。早期的大尺度遙感模型主要是利用NDVI來評價生態系統的LAI、生物量以及植被分類，用於估算或評價生態系統碳儲存量的時1司和空間格局，對於碳通量主要是通過時間系列的碳儲存量的變化來估算，近年來大量研究工作是將生態系統碳循環過程與遙感技術結合，建立評價大尺度碳通量的過程一遙感模型。比較成功的模型有GLO-PEM(the global production efficiency model)、 簡單的生物圈模型SIB2(simple biosphere model,version 2)、CASA ( Carnegie-Ames-Stanford approach) 模型等。 ^[1] 

CASA模型是一個基於過程的遙感模型(Potteret al，1993；Potter et al，1994)，耦合了生態系統生產力和土壤碳、氮通量，由網格化的全球氣候、輻射、土壤和遙感植被指數數據集驅動。模型包括土壤有機物、微量氣體通量、養分利用率、土壤水分、温度、土壤結構和微生物循環。模型以月為時間分辨率來模擬碳吸收、營養物分配、殘落物凋落、土壤營養物礦化和二氧化碳釋放的季節變化。Potter和Klooster考慮了人為活動導致的土地覆蓋變化，對CASA模型以及某些參數做了一些調整，來改善與植物吸收需求有關的土壤碳循環和總生態系統可獲得氮量的計算(Potter et al.，1997)。 ^[1] 

CASA模型(Potter et al，1993)中植被淨初級生產力主要由植被所吸收的光合有效輻射(APAR)與光能轉化率兩個變量來確定。

NPP(x, t) = APAR(x, t)×ε(x,t)

式中t表示時間x表示空間位置。 ^[1] 

土壤水分子模型中每一個柵格中的月平均土壤含水量是利用月平均温度、月平均降水量(mm)、土壤中黏粒和沙粒所佔的百分比以及土壤深度等變量來求算，當月平均降水量PPT〈可能蒸散量PET時，

SOILM(x, t) = SOILM(x, t-1 )-[ PET(x, t)-PPT(x, t) ] RDR

當月平均降水量PPT≥可能蒸散量PET時，

SOILM(x, t) = SOILM(x, t-1 ) +[PPT(x, t)-PET(x, t) ]

式中SOILM(x,t)(mm)指某一月的土壤含水量PPT(mm)表示月平均降水量相對乾燥率RDR( relative drying rate)表示土壤水分的蒸發潛力。Potter等(1993)假設當某一月的平均温度小於或等於0℃時，土壤含水量不發生變化，與上一月的土壤含水量相等，而該月的降水(雪的形式)將累加到從該月起第一個出現温度大於0℃的月份。 ^[1] 

土壤碳庫被大致分為凋落物碳庫、微生物碳庫和土壤有機碳庫。土壤有機碳庫又主要以SLOW和OLD兩種形式存在。 ^[1]