摘要:為應(yīng)用深度學(xué)習(xí)理論及技術(shù)對(duì)高寒地區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換(NEE)進(jìn)行模型模擬,,基于全球通量觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)(FLUXNET)中內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟多倫縣草原2007—2008年間的CO2通量數(shù)據(jù),采用深度學(xué)習(xí)中基于注意力機(jī)制的編碼器-解碼器框架對(duì)NEE進(jìn)行模擬,,使用隨機(jī)森林模型計(jì)算光量子通量密度(PPFD),、土壤溫度(Ts)、空氣溫度(Ta)、降水量(P),、土壤含水率(SWC)和飽和水汽壓差(VPD)與NEE關(guān)系的重要性得分,,并分析該關(guān)系的季節(jié)性差異。結(jié)果表明,,深度學(xué)習(xí)模型的均方根誤差為0.28μmol/(m2·s),,決定系數(shù)為0.93,相比傳統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與支持向量機(jī)模型,,分別減小0.14,、0.08μmol/(m2·s)和增加0.29、0.34,,說(shuō)明深度學(xué)習(xí)模型具有更高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度,;在深度學(xué)習(xí)模型中引入注意力機(jī)制后,10次訓(xùn)練預(yù)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)差為0.002μmol/(m2·s),,〖JP2〗相比普通深度學(xué)習(xí)編碼器-解碼器網(wǎng)絡(luò)模型和長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)分別減小0.005μmol/(m2·s)和0.036μmol/(m2s),,驗(yàn)證了注意力機(jī)制在預(yù)測(cè)穩(wěn)定性上的優(yōu)勢(shì)。由隨機(jī)森林模型計(jì)算的環(huán)境因子重要性得分顯示,,由非生長(zhǎng)季向生長(zhǎng)季過(guò)渡的3—4月間,,PPFD(33.5)與VPD(30.0)對(duì)NEE的變化起主導(dǎo)作用;進(jìn)入生長(zhǎng)季后的5—6月間,,SWC(50.5)是NEE變化的主要影響因素,;7月P(3.8)較少,PPFD(26.8)與SWC(60.1)協(xié)同作用NEE的變化,;8月PPFD(2.8)與SWC(6.9)相對(duì)充足,,VPD(41.5)與P(42.7)成為影響NEE的主要因素;9月后PPFD與P均急劇減小,,并維持穩(wěn)定,,溫度系數(shù)Q10較生長(zhǎng)季略增大,并在1月達(dá)到最大值596,,因此,,在非生長(zhǎng)季1—3月Ts(44.6)與10—12月Ts(54.2)通過(guò)影響植物呼吸成為影響NEE的決定性因子。高寒地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)生長(zhǎng)季的NEE變化主要受輻射,、溫度和水分的影響,,非生長(zhǎng)季主要受溫度影響,且輻射,、溫度,、水分的影響程度存在明顯季節(jié)性差異。與支持向量機(jī)等傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法相比,,深度學(xué)習(xí)理論及技術(shù)在生態(tài)模型模擬領(lǐng)域具有更好的應(yīng)用前景,。