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Python编程下的生态世界:Biome-BGC模型详解

近年来,Python编程语言受到越来越多科研人员的喜爱,在多个编程语言排行榜中持续夺冠。同时,伴随着深度学习的快速发展,人工智能技术在各个领域中的应用越来越广泛。机器学习是人工智能的基础,因此,掌握常用机器学习算法的工作原理,并能够熟练运用Python建立实际的机器学习模型,是开展人工智能相关研究的前提和基础。
掌握Python编程的基础知识与技巧、特征工程(数据清洗、变量降维、特征选择、群优化算法)、回归拟合(线性回归、BP神经网络、极限学习机)、分类识别(KNN、贝叶斯分类、支持向量机、决策树、随机森林、AdaBoost、XGBoost与LightGBM等)、聚类分析(K均值、DBSCAN、层次聚类)、关联分析(关联规则、协同过滤、Apriori算法)的基本原理及Python代码实现方法。

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模型介绍

Biome-BGC介绍
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夯实基础

Linux应用
实现批量创建文件、删除文件及文件夹
并行化执行程序
CDO工具应用
使用cdo工具对netCDF文件进行合并
筛选时间和变量,裁剪为
Python应用
Python的循环语句,逻辑语句,
创建Numpy数组,并统计计算;
使用Matplotlib制作散点图、等值线图;
利用零散数据Pandas创建数,制作时间
利用Xarray读取netCDF文件,写入netCDF文件;实现插值工作

数据处理与实践

在linux 上综合使用cdo和xarray数据制备所需数据。

1静态数据制备:
地形数据:GTOPO30S 1km
土地利用数据:GLCC 1km
土壤数据:FAO
GPP数据:MODIS数据
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2驱动数据制备:
CN05.1数据处理
CMFD数据处理
3生态数据
MODIS GPP

单点的模拟原理+时间

1前处理
从空间数据(netCDF)插值
配置运行文件
制备气象数据
2运行BGC模型
3调参
基于Python的并行化参数搜索
调整生长季开始和结束
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4后处理
结果统计计算
结果可视化

区域模拟-1

区域模拟是将区域上每个格点分别进行计算进行的。
模拟前准备
分配数据
并行运行
合并结果

区域模拟-2

通过数据库的管理,可以减少单点模型空间化数据分发和管理复杂度。
lMySQL介绍
常见命令介绍
在Mysql中建立驱动数据、静态数据表和结果表
编写脚本自动化生成静态数据
并行运行模式
结果导入数据库
后处理案例数据

长时间序列模拟案例

使用ERA5作为观测数据的降尺度后的CMIP6未来气候变化降尺度数据。
对气象数据降尺度,获得气温、湿度、降水和向下短波辐射。
土壤数据、植被数据库查询
准备气象数据和静态数据
后处理模拟结果数据
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