Page 262 - 《高原气象》2025年第6期

高 原 气 象 44 卷
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图1 DGVM中隐式和显式植被结构假设的示意图
（a）隐式植被结构， 以平均场模型为例； （b）显式植被结构， 以基于个体的模型和同期群组模型为例。绿色、 蓝色分别代表
不同的PFT， 黄色代表裸土， 虚线则表示没有固定形状的冠层， （b）中棕色曲线多边形表示
不同年龄的斑块或林窗模拟单元， 圆柱体表示植物个体或同期群组
Fig. 1 The schematic diagram of implicit and explicit vegetation structures in DGVMs.（a） implicit vegetation structure， taking
the Area averaged model as an example， （b） explicit vegetation structure， taking the Individual based model and the Cohort
based model as examples. Green and blue represent two different PFTs， yellow represents bare soil， and dotted
lines represent canopies without a fixed shape. In （b）， the brown curved polygons represent patches of
different ages or canopy gap， and the cylinders represent individual plants or cohorts
统变化， 从而避免了追踪每个个体的生长过程， 而 部分个体植物动力过程的同时， 有效降低了随机变
是通过捕捉同期群组动态过程来实现。该方法将 异性， 具有中等复杂度（Fisher et al， 2010）。
同一 PFT 群体按相似年龄与其他属性（如大小、 株 在隐式植被结构基础上发展的竞争方案中， 冠

高、 胸径或质量等）细分为一系列同期群组， 并选 层被假设为相互独立， 无法直接反映植物对光资源
取每个群组中的典型个体进行模拟（Hurtt et al， 的竞争过程。为弥补这一不足， 该方法通过一些简
1998； Moorcroft et al， 2001； Weng et al， 2017）。例 单假设（如预设竞争优先级）调整不同 PFT 的覆盖
如， 典型同期群组模型 ED（The Ecosystem Demog‐ 度， 从而间接模拟植被竞争与共存过程。因此， 本
raphy Model）采用基于大小和年龄的近似方法（size 文将其定义为植被竞争与共存的隐式表达。与此
and age-structured approximation， SAS approxima‐ 不同， 显式植被结构能模拟单个植株（或同期群组）
tion）划分同期群组： 首先根据距离上次干扰的时间 的三维结构及其局地环境。由此发展的竞争方案
和土地覆盖类型， 将空间网格离散为斑块单元； 然 不仅允许同一斑块中个体（或同期群组）的根系重
后在每个斑块中根据植物的 PFT 类型和树高进一 叠争夺地下水资源， 还考虑了冠层间的相互遮蔽作
步区分同期群组（cohort）（Moorcroft et al， 2001）。 用， 直接模拟资源竞争过程。于是本文将其定义为
通过这一策略， 每种 PFT 的描述从均匀混合植被转 植被竞争与共存的显式表达。图 2总结了植被竞争
化为一系列不同高度和年龄的同期群组， 进而求解 与共存的显式与隐式表达的细致分类， 下文将对其
偏微分方程。这种显式同期群组植被结构在保留 逐一深入分析。