2.2.1 气象数据
生态过程模型所需的气象数据以日为单位，包括最高温度（Tmax，℃）、最低温度（Tmin，℃）、平均温度（Tavg，℃）、降水量（Prec，cm）、饱和水蒸气压差（VPD，Pa）、短波辐射通量密度（Srad，W/m2）、日照长度（Daylen，sec）。SPI指数计算需要月值的降雨量数据。1961—2012年栅格日和月值数据分别用于驱动生态过程模型和SPI干旱监测指数。
本书所需的内蒙古草原各站点1960—2009年日值气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网（http：//cdc.nmic.cn）。首先对数据进行连续性情况检查，删除不完整或缺测比较严重的站点，经过筛选合格站点总共有40个。
由于日值气象数据中无短波辐射通量密度和日照长度数据，这些气象要素由Biome-BGC自带的山地小气候模拟模型（MT-CLIM：Mountain Micmclimate SimulationModel）进行时间和空间上的推算（Running等，1987）。MT-CLIM模型只需输入日降雨量、日最高气温、日最低气温，便可模拟日尺度的平均气温、短波辐射通量密度和日照长度数据，在全球范围得到广泛应用（Thornton等，2000；Thornton和Running，1999）。温度主要影响植被生理与物理反应速率，如光合作用、分解过程、维持性呼吸与蒸发散作用。根据Tmax、Tmin、Tavg，Biome-BGC按照式（2-1）和式（2-2）进行白天均温（Tday）、夜间均温（Tnight）的计算。
降水量（Precipitation）包括降雨与降雪，用于计算植物的截留与进入土壤的水量、土壤水势能。土壤水势能影响气孔导度的大小，进而左右蒸散作用与光合作用的速率。饱和水蒸气压差（Vapor Pressure Deficit，VPD）是指目前空气的实际水蒸气压与相同温度下的饱和水蒸气压之间的差。饱和水蒸气压（VPDsat，Pa）随当时的温度（T，℃）而变动，空气实际的水蒸气压（VPDair，Pa）则可由相对湿度（RH）与饱和水蒸气压按照式（2-3）和式（2-4）计算而得。
当VPD较大时，表示空气中尚能容纳较多的水蒸气，有利于蒸发作用。对植物而言，VPD过大时，表示空气非常干燥，植物为避免因蒸散作用流失过多水分，会倾向缩小气孔；而气孔也是CO2进出的通道，从而影响植物的固碳能力。
短波辐射是指波长介于300到3000nm之间的太阳辐射，在Biome-BGC中是驱动系统中物质流动的能量，与碳、水的收支关系密切。来自太阳的短波辐射（DaylightAverage Shortwave Flux，RS，W/m2）照射到地表，一部分会被地表物质反射，反射的比率称为反照率（Albedo，α）；剩余的部分进入生态系统中。当辐射通过冠层时，会被冠层吸收，若将冠层视为均质环境，则可以比尔定律按照式（2-5）和式（2-6）来计算被冠层吸收的辐射量。(https://www.daowen.com)
式中 Rst———进入生态系统中的短波辐射；
Rsc———被冠层所吸收的辐射量；
klight———光衰减系数；
Lp———投影叶面积指数（Projected Leaf Area Index），是指单位土地面积上植物的总叶面积。
在Biome-BGC模型中，光补偿点是刻画植物作用环境的一个量值，与植被类型关系密切，是气孔开合、蒸腾、净光合作用为正的临界点，由它确定的日长一般为日出到日落时间段的85%。
本书采用的1961—2012年栅格气象数据来自中国气象局官网。该数据集是基于2400余个中国地面气象台站的观测资料，通过ANUSPLIN软件插值使用薄板样条方法构建的一套0.25°×0.25°经纬度分辨率的格点化数据集（CN05.1），包括日均、最高和最低气温、降水4个气象要素（Giorgi，2009；吴佳和高学杰，2013）。这是国内目前比较好的一套气象数据集，插值精度高，可靠性较好。同时由于本书的研究区下垫面相对比较均一，尽管数据集空间分辨率低，但依然能够满足本书的研究需要。
