Biophysical Models and Applications in Ecosystem Analysis (Ecosystem Science and Applications)
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The past five decades have witnessed a rapid growth of computer models for simulating ecosystem functions and dynamics.This has been fueled by the availability of remote sensing data, computation capability, and cross-disciplinary knowledge.These models contain many submodules for simulating different processes and forcing mechanisms, albeit it has become challenging to truly understand the details due to their complexity.Most ecosystem models, fortunately, are rooted in a few core biophysical foundations, such as the widely recognized Farquhar model, Ball-Berry-Leuning and Medlyn family models, Penman-Monteith equation, Priestley-Taylor model, and Michaelis-Menten kinetics.After an introduction of biophysical essentials, four chapters present the core algorithms and their behaviors in modeling ecosystem production, respiration, evapotranspiration, and global warming potentials.Each chapter is composed of a brief introduction of the literature, in which model algorithms, their assumptions, and performances are described in detail.Spreadsheet (or Python codes) templates are included in each chapter for modeling exercises with different input parameters as online materials, which include datasets, parameter estimation, and real-world applications (e.g., calculations of global warming potentials).Users can also apply their own datasets. The materials included in this volume serve as effective tools for users to understand model behaviors and uses with specified conditions and in situ applications. .

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Biophysical models, such as Monteith, Prestley-Taylor, and Ball-Berry models, are widely applied in modern ecosystem studies and remote sensing modeling on carbon and water cycles. This monograph is the first comprehensive publication for ecosystem ecologists to grasp a suite of popular models and their applications in terrestrial ecosystem analysis. The text covers popular biophysical models and model comparisons on ecosystem production (GPP, NPP, and NEP), photosynthesis, respiration, evapotranspiration (ET), energy fluxes, and major trace gases. Each chapter includes a brief introduction of the theoretical foundation for modeling, a short description for each model, and synthetic comparisons of the models, and recommendations for model selection. Examples from case studies are also provided for the readers to understand the models and their uses. mit Abbildungen.

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