研究背景
热带和亚热带常绿阔叶林（TEFs）贡献了全球陆地总初级生产力（GPP）的三分之一以上，对全球碳循环的调节至关重要。然而，由于对叶片物候与光合作用季节性关系的了解不足，目前的光能利用效率（LUE）模型在模拟TEFs的GPP季节性方面表现不佳。尤其是TEFs全年都有叶片更新换代，总叶面积指数（LAI）的季节性变化较小，但GPP仍显示出显著的季节性变化，这种不一致阻碍了现有LUE模型的准确性。
研究目的
本研究旨在通过引入基于叶龄的LUE模型（LA-LUE模型），解决传统LUE模型在模拟TEFs GPP季节性变化时的不足。提出了将不同叶龄组分的LAI季节变化整合到现有的LUE模型中，以更好地表征TEFs中叶片物候与光合作用之间的关系，并提高GPP季节性的模拟准确性。
研究数据与方法：
数据来源：研究使用了包括FLUXNET数据集、LBA大气实验项目中的数据，涉及9个TEFs站点的涡度通量（EC）测量数据，还包括日光诱导叶绿素荧光（SIF）数据估算的GPP产品（重构的TROPOMI卫星SIF-derived GPP）遥感反演不同叶龄组分LAI、卫星遥感数据以及ERA5气象重分析数据等。
方法：开发了LA-LUE模型，将LAI的三个叶龄组分（年轻叶、成熟叶和老龄叶）纳入模型中，分别计算不同叶龄组分的最大光能利用效率（εmax）和吸收光合有效辐射（APAR），以此模拟各个叶龄组的GPP贡献。模型在站点尺度和区域尺度进行了验证和评估，并与FLUXCOM、GOSIF等多种GPP产品进行了对比。
研究结果：
在站点尺度，LA-LUE模型的表现优于传统的EC-LUE模型，R²平均提高了0.41，均方根误差（RMSE）减少至1.23 gC m² day⁻¹。尤其是在中国、澳大利亚和亚马逊流域的多个站点，LA-LUE模型较好地捕捉到了GPP的季节性变化。
在区域尺度上，LA-LUE模型模拟的GPP与FLUXCOM、GOSIF和RTSIF等产品高度一致，相关系数R²在多数热带常绿阔叶林地区超过0.6。LA-LUE模型还成功捕捉到了赤道附近地区的GPP的双峰季节变化特征，而在南北回归线附近的地区则呈现出单峰的GPP季节变化特征。
本研究首次将叶龄信息融入LUE模型，为遥感大尺度模拟TEFs的GPP季节变化提供了新的方法。通过综合考虑叶龄对光合作用效率的影响，研究不仅解决了LUE模型在热带和亚热带常绿阔叶林中表现不佳的问题，还为未来研究如何利用遥感手段更好地模拟全球碳循环提供了新的思路。该研究结果有助于提高对全球碳循环的理解，并为应对气候变化的模型改进提供了有力支持。
TA-LUE模型和EC-LUE模型在GPP估算上的对比
TA-LUE模型和EC-LUE模型在GPP季节变化上的对比
TA-LUE模型的GPP与其他数据模型的对比
区域尺度的季节变化模式
论文链接：
https://doi.org/10.1111/gcb.17454
