二氧化碳——气候影响问题

二氧化碳遍及整个地球系统.它不是被动地存在于地球系统中,而是作为海洋、大气和生物圈中碳循环的中介物质.从CO_2的循环特点方面可以看出,海洋和生物圈中的CO_2的交换是基本平衡的,而人类燃烧矿物燃料却使大气中CO_2含量持续增加.根据美国的两个观测记录最长的测站(在夏威夷群岛)资料可见,自1958年以来,CO_2增加了10%以上.据研究指出,在工业革命前,CO_2的含量是270-290ppm,现在达340ppm,估计到二十一世纪中期将上升到600ppm. 按CO_2变化量的估计值推断的全球性增     

大气中CO_2浓度倍增时植被生产力的变化

本文探讨了大气中CO_2浓度增加一倍对气候和自然植被生产力的影响。文中得出,大气中CO_2含量增加一倍时,北半球植被的生产力与当今CO_2含量值相比,将相应地变化28％。但是,在各个地带,这些变化值是不一样的。文中给出各纬度植被生产力变化数据。     

为预报植物、群落和生态系统对二氧化碳浓度响应的模拟要求

大气CO_2升高的一个重要的直接效应是促进植物生长。为了了解和预报自然物种及生态系统对CO_2增加的响应,需要有新的或修正的模式方法。由于在未来100年内,大气中CO_2将增加1倍,有效的模式将成为预报响应(如生产率的变化,植物群落组成的变化及分离的碳含量的变化)的重要手段。作为研究CO_2对植被直接影响的综合计划的一部分,对模拟植物和生态系统响应的要求进行了讨讨,主要的要求是(a)一种模式的复杂程度要与一般的生态知识相适应,主要是CO_2响应函数的处理;(b)建立预报植物、群落和生态系统对CO_2响应的模式;(c)评价由CO_2决定的模式参数的敏感性和不确定性,次要的要求是建立评价模式所需的资料条件的框架。     

全球温室效应——经济上的影响和政策上要考虑的问题

虽然目前有关因大气中CO_2和痕量气体的累积而引起所谓“温室效应”的论据尚不充足,但人们对这一问题正日益关注。大多数科学家似乎同意现在每年燃烧矿物燃料释放的碳量约为50—52亿吨,热带土地使用的变化是至少4—16亿吨碳的净来源(森林砍伐占3—13亿吨,土地有机质的减少占1—3亿吨)。可能有1亿吨碳是从石灰窑内释放的,0—1亿吨是因非热带生态系统中土地使用的变化释放的。这表明每年碳的排放总量可能达55—70亿吨。结果,大气中的CO_2浓度已从前工业期(约1750年)的280 ppmv(百万分体积比)按指数增加到1958年的约315 ppmv和1985年的约346 ppmv。一个有关碳释放量上限的构想提出,到下个世纪中叶CO_2浓度可能达到前工业期水平的2倍,而一个有关     

温带森林土壤溶液溶解性N2O和CO2含量特征及其影响机制

利用陶瓷头土壤溶液收集器采集2006年7月～2007年8月问长白山阔叶红松天然林不同深度(15cm和60 cm)土壤溶液,探讨应用气液萃取平衡-气相色谱法测定森林土壤溶液中溶解性气体N_2O和CO_2浓度的可行性,并利用此方法研究林地不同深度土壤溶液中两种气体含量特征及其影响机理.研究结果显示观测期内林地15 cm和60 cm深度土壤溶液中溶解性CO_2浓度的变化范围分别为5.26～10.71μg·mL~(-1)(C)和3.13～6.16 μg·mL~(-1)(C),溶解性N_2O浓度的变化范围分别为2.44～13.40 ng·mL~(-1)(N)和3.23～27.98 ng·mL~(-1)(N).阔叶红松天然林土壤溶液中溶解性CO_2和N_2O浓度均呈现出明显的季节性变化.春融后的降水促进了土壤溶液中溶解性N_2O产生,尤其在60 cm深度.与60 cm深度相比,林地15 cm深度溶液中溶解性CO_2浓度的季节性变化更明显,尤其在植物生长旺季.逐步回归分析显示,水溶性有机碳含量可以解释林地不同深度溶液中溶解性CO_2浓度变化的29%;水溶性有机氮含量可以解释林地60 cm深度溶解性N_2O浓度变化的34%.因此,水溶性有机碳和有机氮分别是长白山阔叶红松林土壤溶液溶解性CO_2和N_2O形成的重要因子.同时研究结果表明本文实验方法对于测定林地不同深度土壤溶液中溶解性N_2O和CO_2含量均有较好的适用性,连续三次萃取后所获得的气体浓度可有效反映溶液中的实际气体浓度.     

6kaBP中国陆地生态系统净初级生产力的模拟

利用植被与大气相互作用模式（AVIM）模拟了全新世中期（6 kaBP）及现代中国陆地植被净初级生产力（NPP）的大小与分布特征,计算了以上两个时期我国陆地植被NPP的碳总量。结果表明：全新世中期以来气候的变化是影响我国陆地植被NPP变化的主要原因,6 kaBP时期NPP平均值为409 g/（m2·a）, NPP碳总量为3.89 Pg/a,分别比现在高15%和19%。全新世中期至今,我国陆地植被NPP的变化特征与对应时期中国土壤碳储量的变化趋势具有很好的一致性,这表明了利用生态模式模拟长时间尺度下我国陆地植被NPP的变化特征是可行的。     

生物圈变化与气候

近百年来全球气候变化的总趋势是地面气温逐渐变暖*[1],虽然40—60年代有一些小的波动。一般认为当代气侯变暖的主要原因是大气中CO_2及其它温室气体的增加。而CO_2的增加,又主要是由于人类进入工业化社会后煤、石油等矿物燃料的燃烧所造成的。然而也有不同的看法,Woodwell[2]详细讨论了生物圈变化的极重要的潜在作用,他认为到上世纪末采伐森林和扩大耕地已经成为大气中CO_2的第二种来源,它在数量上和迄今由于使用地下燃料所造成的CO_2源相当,因此应该重新评价现有CO_2的循环模式。图1是Robock[3]1985年给出的包括植被在内的气侯反馈图,植被通过与大气成份、反射率、蒸散等过程的反馈而与气候相互作用。因此必须高度重视研究生物地球化学过程和物理过程及其对气候的影响,还必须研究人类活动对这些过程的干扰。本文将分四个问题对此进行简单介绍和评述。     

全新世中国陆地生态系统碳储量变化的估算

 利用重建的中国全新世植被图和现代植被碳密度资料,初步估算了全新世期间中国及其分区每2 ka陆地生态系统碳储量的变化情况。结果表明：近10 ka期间,中国陆地生态系统碳储量在6 ka BP前后达到最大,此后开始降低,尤其是近2 ka降幅明显。新石器时期,特别是农业文明开始以后,人类活动对陆地植被的持续干预可能是造成陆地生态系统碳储量长期减少的主要原因。     

全新世中国陆地生态系统碳储量变化的估算

利用重建的中国全新世植被图和现代植被碳密度资料,初步估算了全新世期间中国及其分区每2 ka陆地生态系统碳储量的变化情况。结果表明：近10 ka期间,中国陆地生态系统碳储量在6 ka BP前后达到最大,此后开始降低,尤其是近2 ka降幅明显。新石器时期,特别是农业文明开始以后,人类活动对陆地植被的持续干预可能是造成陆地生态系统碳储量长期减少的主要原因。     

黄河源高寒湿地-大气间水热和碳交换通量日变化特征的观测分析

黄河源区高寒湿地-大气间的水分和热量及碳交换过程是影响青藏高原气候变化的主要因素之一。本文从2013年7月16日至10月19日期间黄河源区麻多湿地下垫面湍流通量涡动相关系统和气象站观测资料中,每月选取3~4天晴天条件下的观测数据,分析了黄河源麻多湿地-大气间感热通量、潜热通量和CO_2通量的日变化特征,并探讨了近地面能量平衡闭合度。结果表明:黄河源高寒湿地下垫面潜热通量和感热通量有日变化过程,日出后水分和热量交换通量逐渐增高,峰值均出现在12:00—16:00(北京时,下同)。在2013年夏季,黄河源湿地下垫面感热通量的最高值出现在9月15:30,达到了150.0 W·m~(-2),潜热通量的最高值出现在7月16:00,达到了300.0 W·m~(-2)。黄河源高寒湿地生态系统的能量消耗主要以潜热为主,近地面能量的闭合度较差,达到了48.8%。湿地净生态系统的CO_2交换通量日变化特征呈"U"型曲线,在整个植被生长季节的日变化过程中,日出后湿地系统吸收大气中的CO_2,净生态系统CO_2交换量NEE(Net Ecosystem Exchange)为负,中午达负极值,极值为-0.55 mg·m~(-2)·s~(-1),出现在7月21日12:30;夜间下垫面释放CO_2,NEE为正。进一步分析结果表明:CO_2交换通量的变化动态范围受空气温度、太阳辐射和植被冠层的影响明显。     

美国能源部二氧化碳研究计划的综述

1.引论近百年来,在大气中 CO_2的浓度一直在增加[国家研究委员会(NRC),1983]。虽然 CO_2在动物呼吸和光合作用方面的作用自18世纪以来就已为人们所知了,但是直到20世纪,CO_2在其它方面的作用才逐步引起重视。现时的科学分析指出:现在记录     

二维能量平衡模式中高纬度植被绿化的全球温度响应（英文）

在全球变暖的背景下,包含中纬度荒漠的干旱地区对气候的变化最为敏感,但高纬度植被绿化对中纬度荒漠地区域的气候影响仍然未知。本研究采用二维能量平衡模式研究高纬度地区植被绿化对中纬度荒漠的影响。研究结果表明,高纬度地区绿化会导致中纬度荒漠南边界后退,极地冰带和低纬度植被带扩大。同时,也会引发高纬度负温度异常和低纬度正温度异常。在CO_2浓度增加试验中,中纬度荒漠的南北边界一直在扩展,直到CO_2浓度达到600ppm(饱和状态)为止。     

青藏高原那曲高寒草甸生态系统CO_2净交换及其影响因子

利用2008年中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站(下称那曲站)的观测资料,分析了青藏高原腹地的高寒草甸生态系统碳通量的日变化和季节变化特征及其影响因子。结果表明,那曲站年平均气温在0℃以下,90%降水主要集中在夏季;在生长季,生态系统白天碳吸收和夜间碳排放速率均达到最强,最大吸收速率和最大排放速率分别为5.3和1.7μmolCO_2·m~(-2)·s~(-1),与低海拔地区草地生态系统相比要偏小;高寒草甸生态系统碳汇作用较为明显,年吸收量为151.5 gCO_2·m~(-2)(即41.3gC·m~(-2));5-9月生态系统呼吸占总初级生产力的比重约为76%,这表明生态系统通过光合作用固定的碳,大部分通过呼吸作用消耗;在高寒草甸植物生长旺盛的月份,白天生态系统与大气间CO_2净交换(NEE)受光合有效辐射PAR的影响,表观光量子产率α为-0.0255±0.0105μmol CO_2·mol~(-1)photons。在生长季,尽管在昼夜温差相近时,NEE变化较大,但是随着昼夜温差的增大,NEE绝对值趋向增大,即昼夜温差越大越有利于生态系统吸收CO_2。生长季末期的降水事件促进了高寒草甸生态系统的碳排放,对生态系统的碳平衡有重要的影响。     

动态冠层模型ICM的改进及其对中高纬地区植被季节和年际变化的模拟试验

植被动态冠层模型Interactive Canopy Model(ICM)考虑了生态系统中较完整的碳氮循环过程,能够较为客观真实地描述较短时间尺度上植被的动态变化特征.本文在ICM原有碳氮分配方案基础上,考虑了植物花、果实等新生组织对碳氮分配的影响,假设新生组织碳库是花期以后植物的主要碳汇之一,并利用物候模型Fore-...     

江苏省未来植被变化对“碳达峰、碳中和”的影响评价

在全国推进“碳达峰、碳中和”的政策背景下,包含碳汇的模型研究对指导减排具有重要意义。以江苏省为例,依据1997—2018年的年碳排放量数据建立ARIMA(5,2,0)模型,对2019—2060年的年碳排放量进行预测和估算。结果显示,江苏省年碳排放量在未来40 a内将保持波动上升的趋势。根据江苏省植被类型分布面积和相关植物的光合速率,得到每种植被类型的CO2年吸收总量,进一步分析不同植被变化下的减排方案,评价未来植被变化对“碳达峰、碳中和”的影响。在植被可增加面积有限且仅种植光合速率较大的经济林的条件下：1） 若2030年后CO2排放量保持不变,排放量应控制在2030年的26.94%,植被面积需增加1.078×109 m2才能在2060年顺利实现碳中和。2） 若2030年后每年CO2排放量与预测结果保持一致,2030年开始年排放量在预测结果的基础上减少81.06%,植被面积需增加1.081×109 m2,可在2060年顺利实现碳中和。3） 若2030年以后CO2排放量以2005年排放量为参考进行减排,并且减少到2005年排放量的75%以下时,不需要增加植被面积,也可在2060年顺利实现碳中和。     

OTC-1型开顶式气室物理性能的测试与评价

针对OTC-1型开顶式气室的物理性能进行了评价,结果表明:在不同CO_2浓度下,CO_2送入量控制稳定,气室内CO_2浓度的水平和垂直分布均匀。在通风和不通风两种情况下,气室内温度和湿度分布基本相近,碳过滤器的过滤效率显著。     

天山新疆段植被物候特征及其气候响应

基于MODIS的MCD12Q2数据,采用趋势分析和相关性分析方法,结合遥感降水和气温数据产品,探求了天山新疆段2001—2014年植被物候的时空变化及其影响因素的相对作用。天山新疆段植被物候始期呈明显的垂直地带性分布特征,集中于3月10日至5月15日,全区14年平均值为3月20日;植被物候末期具有纬度地带性分布特征,集中于10月1日至10月25日。天山新疆段植被物候始期在山区呈不显著推迟趋势,绿洲和平原呈不显著提前趋势;植被物候末期主要呈不显著提前趋势;降水量和气温是影响天山植被物候期的重要因素。物候始期受当年春季气温的影响最为显著,也受到前一年冬季降水量的影响,其与降水量呈正相关,与气温呈负相关。夏季和秋季降水量是天山新疆段植被物候末期的主要影响因素。     

淮河流域南部丘陵森林地区土壤-植被-大气相互作用:长期野外试验观测的初步分析（英文）

本文简要介绍了包括三部分观测的安徽淮南长期野外试验观测站,特别是土壤-植被-大气的集中观测,对小塔运行前三个月(2018年6月至8月)的数据,并结合同一时段大塔获得的数据,进行了初步分析.结果表明这些资料有合理的变化特征,日变化和夏季值特征显著,各月份间气象变化有明显差异.土壤水分和温度受降雨影响,在不同的下垫面条件下表现出不同的变化.土壤CO_2日平均浓度在2 cm和10 cm处分别为1726和4481 ppm.2018年夏季土壤CO_2浓度随土壤体积含水量的变化而变化,但与土壤温度呈弱相关.     

大气中CO_2增加的严重后果

美国海洋大气局发表了一篇关于大气中二氧化碳(CO_2)增加将会带来什么后果的综合报告.这篇报告是为美国环境科学情报中心提供的.报告指出:1850年以来,大气中CO_2的含量增加了8-27%(以工业时代以前的CO_2含量的估算为准);1958年以来增长了5%.但上述CO_2的增加对     

Biogenic isoprene emissions over China: sensitivity to the CO2 inhibition effect

陆地植被排放的异戊二烯是对流层臭氧及二次有机气溶胶的形成重要前体物之一。已有研究表明,当CO_2浓度超过一定水平时可能使得叶片气孔关闭,对叶片释放异戊二烯产生直接的抑制作用。而这一影响机制在目前大多数异戊二烯排放估算时并没有考虑在内,对其排放的估算仍存在很大的不确定性。本文基于GEOS-Chem及其耦合的MEGAN模式模拟了2006–2011年中国异戊二烯的排放变化。通过引入三种不同CO_2抑制作用参数化因子的模拟试验,定量评估了CO_2抑制作用对异戊二烯排放的影响及不确定性。结果表明:考虑CO_2抑制参数因子后,中国年平均异戊二烯的排放量平均减少了5.6%±2.3%。不同参数化方案对排放的抑制程度存在差异。CO_2对异戊二烯排放的影响将会改变其对气象条件变化的敏感性,从而影响空气质量。