Solarinduzierte Chlorophyllfluoreszenz (Solar-induced Chlorophyll Fluorescence, SIF) ist ein schwaches optisches Signal, das von Pflanzen bei der Photosynthese unter natürlicher Beleuchtung emittiert wird. Als nichtinvasiver Indikator für die Photosynthese von Pflanzen wird SIF in den letzten Jahren weit verbreitet in der Schätzung der Pflanzenproduktivität, der Stressüberwachung und der phänologischen Überwachung eingesetzt. Beobachtungen der SIF an Standorten in Bodennähe tragen dazu bei, die physiologischen und biochemischen Prozesse der Pflanzen auf einer feineren Skala zu verstehen, aber aufgrund des sehr schwachen SIF-Signals und seiner Vermischung mit dem reflektierten Licht der Vegetation ist eine direkte Beobachtung des SIF mit herkömmlichen Methoden schwer umsetzbar. Es gibt derzeit eine Reihe von auf dem Pflanzenspektrum basierenden SIF-Inversionsalgorithmen, aber die bestehende Forschung mangelt es weiterhin an Verständnis und Diskussion über die Unterschiede dieser Algorithmen und ihre Adaptabilität in verschiedenen Bedingungen. In dieser Studie wurde eine vergleichende Analyse und Bewertung von sechs SIF-Inversionsalgorithmen (sFLD, 3FLD, iFLD, SFM, SVD und BSF) anhand von hochauflösenden spektralen Daten durchgeführt, die aus Beobachtungen an einer Bergwaldstation gewonnen wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass: (1) Die Inversionsergebnisse der traditionellen FLD-Algorithmen (sFLD, 3FLD und iFLD) ziemlich ähnlich sind (R2>0,86), die Inversionsergebnisse des SVD-Algorithmus signifikant höher sind als die anderen Algorithmen, die SFM- und BSF-Algorithmen eine hohe Korrelation zu den anderen Algorithmen aufweisen; (2) Die Algorithmen SFM, SVD und BSF zeigen im Vergleich zu den traditionellen FLD-Algorithmen eine höhere Genauigkeit und Stabilität (im Vergleich zu NIRvR: durchschnittlicher ΔR2=0,29, im Vergleich zu GPP: durchschnittlicher ΔR2=0,10), in Situationen mit vielen Wolken oder instabilem Wetter kann der SFM-Algorithmus immer noch eine hohe Korrelation mit dem GPP aufrechterhalten, wodurch er am besten für die SIF-Inversion in komplexen Umgebungen geeignet ist, während der SVD-Algorithmus die Variation der solaren Strahlung in der Vegetation auf einer täglichen Skala am besten darstellen kann; (3) Der BSF-Algorithmus reagiert empfindlich auf die Einstellung der Beobachtungshöhe und das a priori Gewicht, ist aber unempfindlich gegenüber den Temperaturparametern, daher ist bei der Verwendung des BSF-Algorithmus zur Inversion von SIF eine Anpassung je nach Verwendungskontext und Datenmerkmalen erforderlich. Diese Studie klärt die Unterschiede zwischen den sechs typischen SIF-Inversionsalgorithmen und liefert eine Referenz zur Auswahl von SIF-Inversionsalgorithmen in verschiedenen Situationen in der Zukunft.

Solarinduzierte Chlorophyllfluoreszenz (SIF); Bewertung von Inversionsalgorithmen; Turmbeobachtung; Hochauflösende spektrale Daten; Gesamtprimärproduktion (GPP); Bergwald