CARVE: Alaskan Fire Emissions Database (AKFED), 2001-2013
文件修订日期：2015-09-03
简介
该数据集以 450 米的分辨率估算了 2001 年至 2013 年阿拉斯加州北方火灾的年碳排放量（每平方米千克碳）。为生成这些数据，利用中分辨率成像分光仪（MODIS）的图像，结合阿拉斯加大型火灾数据库的周界，绘制了 2001 年至 2013 年的每日燃烧面积图。碳消耗量利用阿拉斯加黑云杉林的现有实地测量数据进行校准。根据环境变量，包括海拔高度、火灾季节内的燃烧日、火灾前的树木覆盖率和差分归一化燃烧比（dNBR），对地上和地下的碳消耗量进行了建模。碳消耗量的模型不确定性包含在数据集中。推导出的燃烧面积和碳排放产品被称为阿拉斯加火灾排放数据库（AKFED），为研究日常火灾动态的环境控制、生物地球化学模型中的北方火灾排放以及火灾制度变化的潜在反馈提供了资源。 该数据集有 39 个 GeoTIFF (.tif) 格式的数据文件。其中 13 个 *.tif 文件是碳消耗量数据，13 个 *.tif 文件是碳消耗量不确定性数据，13 个 *.tif 文件是燃烧日数据，每年一个。
图 1. 2001 至 2012 年间 AKFED 估算的热原碳总消耗量
数据集概览
项目：北极储层碳脆弱性实验（CARVE）
研究人员： Sander Veraverbeke, B.M. Rogers, and J.T. Randerson：Sander Veraverbeke、B.M. Rogers 和 J.T. Randerson。
该数据集以 450 米的分辨率估算了 2001 年至 2013 年阿拉斯加州北方火灾的年碳排放量（每平方米千克碳）。为生成这些数据，利用中分辨率成像分光仪（MODIS）的图像和阿拉斯加大型火灾数据库的周界绘制了 2001 年至 2013 年的每日燃烧面积图。碳消耗量利用阿拉斯加黑云杉林的现有实地测量数据进行校准。根据环境变量，包括海拔高度、火灾季节内的燃烧日、火灾前的树木覆盖率和差分归一化燃烧比（dNBR），对地上和地下的碳消耗量进行了建模。碳消耗量的模型不确定性包含在数据集中。推导出的燃烧面积和碳排放产品被称为阿拉斯加火灾排放数据库（AKFED），为研究日常火灾动态的环境控制、生物地球化学模型中的北方火灾排放以及不断变化的火灾机制可能产生的反馈提供了资源。
北极储层中的碳脆弱性实验（CARVE）正在阿拉斯加北极地区收集从局部到区域尺度的重要温室气体的详细测量数据，并展示新的遥感和改进的建模能力，以量化北极碳通量和碳循环-气候过程。最终，CARVE 将提供一套综合数据，为北极碳循环提供前所未有的实验见解。
数据特征
空间覆盖范围
阿拉斯加大陆，不包括阿拉斯加半岛南部和不列颠哥伦比亚省以西的阿拉斯加东南部。
空间分辨率
450 米分辨率
时间覆盖范围
数据覆盖时期为 2001-01-01 至 2013-12-31。
时间分辨率
年度
研究区域：（所有经纬度均以十进制度表示）
Site | Westernmost Longitude | Easternmost Longitude | Northernmost Latitude | Southernmost Latitude |
|---|---|---|---|---|
Alaska, USA | -168.5 | -141 | 71.4999 | 58 |
数据文件信息
本数据集有 39 个 GeoTIFF 格式（*.tif）的数据文件。这些文件提供了按空间网格划分的火灾碳消耗量估算值（千克碳/平方米燃烧面积）和不确定性，以及按年份划分的燃烧日（年日）。碳消耗量、碳消耗量不确定性和燃烧日各有 13 个文件，每年一个。
文件名示例：
AKFED_carbon_consumption_2001.tif
AKFED_carbon_consumption_uncertainty_2001.tif
AKFED_fire_doy_2001.tif
空间数据属性
空间表示类型：栅格 像素深度： 32 位 像素类型： 浮点 压缩类型LZW 波段数1 光栅格式： TIFFTIFF 无数据值：无 比例因子：1 单元几何：面积
列数3,746 柱分辨率： 450 米450 米 行数3,620 行分辨率450 米
空间参考属性
类型投影 地理坐标参考：NAD83 投影：阿尔伯斯_康尼耳_等面积投影
开放地理空间联盟（OGC）已知文本（WKT）： PROJCS["unnamed"、 geogcs["nad83"、 DATUM["North_American_Datum_1983", SPHEROID["GRS 1980",6378137,298.2572221010042, AUTHORITY["EPSG","7019"]], AUTHORITY["EPSG","6269"]], PRIMEM["Greenwich",0]、 UNIT["degree",0.0174532925199433], AUTHORITY["EPSG","4269"]], PROJECTION["Albers_Conic_Equal_Area"]、 参数["standard_parallel_1",55]、 PARAMETER["standard_parallel_2",65]、 PARAMETER["latitude_of_center",50]、 PARAMETER["longitude_of_center",-154]、 PARAMETER["false_easting",0]、 参数["false_northing",0]、 单位["米",1、 AUTHORITY["EPSG","9001"]]]
数据文件坐标系中的范围：
北： 2495174.3196 南： 866174.3196 西： -842644.8858 东： 843055.1142
应用和推导
该产品的时间跨度、时间步长、空间分辨率、空间域以及与实地观测数据的校准相结合，使其适用于许多大气研究，并且与其他已发布的估算结果不同。每日焚烧面积数据以及碳排放估算值可用于阿拉斯加焚烧面积和排放量的每日卷积。
质量评估
碳消耗总量的不确定性主要来自地下部分。在包含所有不确定性来源的 1000 次模拟中，总碳消耗的全区域标准偏差为 0.50 千克碳/平方米。
不确定性的主要来源是黑云杉的碳消耗模型，其次是土地覆盖分类。除黑云杉和空间比例外，为推导其他土地覆被类型的碳消耗量而开发的比例因子带来的不确定性较小。
采集材料和方法 场地特征
空间域几乎涵盖整个阿拉斯加大陆，但不包括阿拉斯加半岛南部和不列颠哥伦比亚省以西的阿拉斯加东南部。研究的时间范围包括 2001-2013 年。阿拉斯加火灾大多发生在该州的内陆地区，该地区由多种植被类型组成。黑云杉林主要分布在寒冷、排水不畅、向北或低地的地方，而白云杉和落叶树种（主要是杨树和桦树）则主要分布在温暖、排水良好、向南且没有永久冻土的地方（Viereck，1973 年；Bonan，1989 年）。草地和灌木丛生态系统出现在早期演替的林分、排水不良的地点、陡峭的山坡以及林线和林线以上的地方。阿拉斯加内陆的植被马赛克因火灾和火灾后的演替而不断重塑。
实地数据
研究人员从三份不同的出版物（Boby 等人，2010 年；Turetsky 等人，2011 年；Rogers 等人，2014 年）中收集了有关燃烧深度的实地数据。由于黑云杉以外的其他土地覆被类型的数据有限（罗杰斯等人，2014 年，5 个地块），他们将重点放在黑云杉地块上，并保留了自 2000 年以来燃烧过的所有地块，这些地块的无云火灾后 1 年差分归一化燃烧比 (dNBR) 观测数据可在燃烧严重程度监测趋势 (MTBS, Eidenshink 等人，2007 年) 数据库中获得，因此总共有 126 个地块（详见 Veraverbeke 等人，2015 年）。
模型开发
AKFED 碳消耗模型是根据实地观测到的碳消耗量与环境变量之间的关系为黑云杉建立的。研究人员以 30 米的分辨率提取了野外地块位置的海拔、坡度、北度、火灾前树木覆盖率和 dNBR 的像素值。燃烧日是根据最近的活动火灾观测结果确定的。所有分析均在阿拉斯加阿尔伯斯等面积投影范围内进行：中央子午线 = 西经 154 度；标准平行线 1 = 北纬 55 度；标准平行线 2 = 北纬 65 度；原点纬度 = 北纬 50 度；1983 年北美基准（NAD83）。
研究人员根据实地小区数据与环境变量（海拔高度、坡度、北纬度、火灾前树木覆盖率、燃烧日和 dNBR）之间的关系，以 30 米的分辨率分别建立了地下和地上碳消耗模型。由于黑云杉以外的其他土地覆盖类型的碳消耗观测数据很少，他们借鉴黑云杉的数据驱动方法，为这些生态系统开发了单独的碳消耗模型。
代码
代码语言：javascript复制!pip install leafmap
!pip install pandas
!pip install folium
!pip install matplotlib
!pip install mapclassify
import pandas as pd
import leafmap
url = "https://github.com/opengeos/NASA-Earth-Data/raw/main/nasa_earth_data.tsv"
df = pd.read_csv(url, sep="t")
df
leafmap.nasa_data_login()
results, gdf = leafmap.nasa_data_search(
short_name="AKFED_V1_1282",
cloud_hosted=True,
bounding_box=(-168.5, 58.0, -141.0, 71.5),
temporal=("2001-01-01", "2013-12-31"),
count=-1, # use -1 to return all datasets
return_gdf=True,
)
gdf.explore()
#leafmap.nasa_data_download(results[:5], out_dir="data")引用
Veraverbeke, S., B.M. Rogers, and J.T. Randerson. 2015. CARVE: Alaskan Fire Emissions Database (AKFED), 2001-2013. ORNL DAAC, Oak Ridge, Tennessee, USA. CARVE: Alaskan Fire Emissions Database (AKFED), 2001-2013, https://doi.org/10.3334/ORNLDAAC/1282
