熟悉蒸散發(fā)ET及其組分（植被蒸騰Ec、土壤蒸發(fā)Es、冠層截留Ei）、植被總初級(jí)生產(chǎn)力GPP的概念和碳水耦合的基本原理；掌握利用Python與ArcGIS工具進(jìn)行相關(guān)的操作；熟練掌握國際上流行的Penman-Monteith模型，并能夠應(yīng)用該模型在各種植被類型上進(jìn)行冠層導(dǎo)度、蒸散發(fā)組分的計(jì)算；掌握單站和區(qū)域結(jié)果的可視化方法、制圖方法等。

?適用范圍生態(tài)水文相關(guān)行業(yè)、雙碳相關(guān)行業(yè)

一、蒸散發(fā)與光合作用阻抗&Python實(shí)踐

1.蒸散發(fā)與光合作用阻抗
蒸散發(fā)和光合作用阻抗是植物生理學(xué)中的重要概念。蒸散發(fā)與植物水分平衡、生長和代謝密切相關(guān)；而光合作用阻抗則反映了植物在限制水分蒸散的情況下，為維持光合作用而形成的擴(kuò)散阻力。研究蒸散發(fā)與光合作用阻抗的原理有助于了解植物的光合作用效率、生長速度和生態(tài)適應(yīng)性等方面信息，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、林業(yè)經(jīng)營和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。

2. Python使用說明
2.1 Jupyter Notebook編輯器+Anaconda管理器的安裝
Python是一種簡單易學(xué)、功能強(qiáng)大的編程語言，具有豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫和廣泛的第三方庫支持，適用于大數(shù)據(jù)處理、人工智能、Web開發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域。

2.2 虛擬環(huán)境的安裝與配置
虛擬環(huán)境允許同一臺(tái)機(jī)器上創(chuàng)建多個(gè)獨(dú)立的Python環(huán)境，每個(gè)環(huán)境都可以有自己的Python版本和安裝的第三方庫。不同的項(xiàng)目可以使用不同的Python版本和依賴庫，避免了版本沖突和依賴沖突的問題。

2.3 常用庫學(xué)習(xí)
本節(jié)包含Python基本語法及常用的科學(xué)計(jì)算（Numpy）、數(shù)據(jù)處理（Pandas）和數(shù)據(jù)可視化（Matplotlib）庫函數(shù)的使用。

2.4 數(shù)據(jù)處理
Python中常見的數(shù)據(jù)問題有數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)異常、文本類型、數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)無效等，對(duì)應(yīng)異常值處理、文本轉(zhuǎn)換和空缺值填補(bǔ)等操作。

二、ArcGIS實(shí)踐應(yīng)用

3. ArcGIS實(shí)踐
3.1 基本操作ArcGIS的基本操作包括創(chuàng)建與打開地圖文檔、加載數(shù)據(jù)、保存文檔、圖層操作、數(shù)據(jù)框坐標(biāo)系統(tǒng)定義、要素屬性查詢等。

3.2 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換
在ArcGIS中可以實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換，如EXCEL數(shù)據(jù)與Shapefile數(shù)據(jù)、TXT 數(shù)據(jù)與 Shapefile 數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換等。

3.3 提取柵格值
在ArcGIS中可以實(shí)現(xiàn)值提取至點(diǎn)或利用ArcPy實(shí)現(xiàn)批量處理柵格數(shù)據(jù)集。

3.4 數(shù)據(jù)裁剪
ArcGIS中的裁剪功能用于根據(jù)指定的邊界范圍，對(duì)圖層或柵格數(shù)據(jù)集進(jìn)行裁剪。通過裁剪操作，可以刪除不感興趣的數(shù)據(jù)或者將數(shù)據(jù)限制在特定區(qū)域內(nèi)，以便更好地分析和可視化數(shù)據(jù)。

3.5 地圖制圖
地圖制圖主要包括地圖版面設(shè)計(jì)的主要要素、地圖渲染方式等內(nèi)容。

三、數(shù)據(jù)處理實(shí)踐

4. 數(shù)據(jù)下載與處理
4.1 站點(diǎn)數(shù)據(jù)下載與處理
FLUXNET2015是一個(gè)全球尺度的碳、水和能量通量觀測數(shù)據(jù)集，匯集了來自200多個(gè)觀測站點(diǎn)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)集提供了關(guān)于碳、水和能量通量等多個(gè)觀測變量的實(shí)地觀測數(shù)據(jù)，并按照標(biāo)準(zhǔn)化格式存儲(chǔ)和共享。

?數(shù)據(jù)下載 打開網(wǎng)址https://fluxnet.org/data/fluxnet2015-dataset/，點(diǎn)擊Download FLUXNET2015 Dataset，進(jìn)行用戶名和賬號(hào)密碼登錄后，可以根據(jù)需求選擇站點(diǎn)，填寫申請(qǐng)需求即可完成下載。

?數(shù)據(jù)處理 根據(jù)研究需求，對(duì)下載后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括變量選擇、異常值的處理、空缺值填補(bǔ)。

4.2 區(qū)域數(shù)據(jù)下載與處理
GLASS是一個(gè)全球陸地表面遙感數(shù)據(jù)集，提供了高分辨率的植被葉面積指數(shù)（LAI）數(shù)據(jù)，空間分辨率為250m/500m/0.05°，時(shí)間分辨率為8天。

?數(shù)據(jù)下載 打開網(wǎng)址http://www.glass.umd.edu/index.html，根據(jù)研究需求選擇對(duì)應(yīng)分辨率的LAI數(shù)據(jù)集，并利用DownThemAll!批量下載數(shù)據(jù)。

?數(shù)據(jù)處理 下載后的數(shù)據(jù)為hdf格式，根據(jù)研究需求，對(duì)下載后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、定義投影、對(duì)應(yīng)柵格值提取、數(shù)據(jù)匯總等。

四、冠層導(dǎo)度與水、碳通量空間模擬案例分析實(shí)踐

5. 應(yīng)用案例
?案例一：蒸散發(fā)、土壤蒸發(fā)、植被蒸騰在站點(diǎn)尺度的計(jì)算
在站點(diǎn)尺度上，利用葉面積指數(shù)、凈輻射等計(jì)算出冠層有效能量和土壤有效能量，并根據(jù)一定時(shí)間的累積降水和土壤表面平衡蒸發(fā)速率得到土壤蒸發(fā)，進(jìn)而計(jì)算出植被蒸騰與冠層導(dǎo)度。
具體操作如下：①葉面積指數(shù)的站點(diǎn)值提取與插補(bǔ)?數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換??定義投影?站點(diǎn)值提取??數(shù)據(jù)插補(bǔ)②土壤蒸發(fā)計(jì)算?冠層有效能量和土壤有效能量計(jì)算?土壤蒸發(fā)分?jǐn)?shù)計(jì)算?土壤平衡蒸發(fā)計(jì)算③植被蒸騰計(jì)算?干濕表常數(shù)計(jì)算?飽和水汽壓和溫度關(guān)系曲線斜率計(jì)算?空氣動(dòng)力學(xué)導(dǎo)度計(jì)算④冠層導(dǎo)度計(jì)算?數(shù)值計(jì)算?結(jié)果可視化

?案例二：蒸散發(fā)與植被總初級(jí)生產(chǎn)力的區(qū)域數(shù)據(jù)下載、處理與顯示
區(qū)域地表蒸散發(fā)及其組分（土壤蒸發(fā)、植被蒸騰、冠層截留蒸發(fā)）、植被總初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)的下載、處理、顯示與統(tǒng)計(jì)。

注：請(qǐng)?zhí)崆白詡潆娔X及安裝所需軟件