1981—2019年全球陆地生态系统碳通量变化特征及其驱动因子

陆地生态系统碳汇显著降低大气CO₂浓度上升和全球变暖的速率,受人类活动和气候变化的影响,陆地生态系统碳通量具有强烈的时空变化,其估算结果仍存在较大的不确定性,不同因子的贡献尚不清晰。为此,利用遥感驱动的陆地生态系统过程模型BEPS模拟分析了1981—2019年全球陆地生态系统碳通量的时空变化特征,评价了大气CO₂浓度、叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)、氮沉降、气候变化对全球陆地生态系统碳收支变化的贡献。1981—2019年全球陆地生态系统总初级生产力(Gross Primary Productivity, GPP)、净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)和净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity, NEP)的平均值分别为115.3、51.3和2.7 Pg·a^-1(以碳质量计,下同),上升速率分别为0.47、0.21和0.06 Pg·a^-1。全球大部分区域GPP和NPP显著增加,NEP显著上升(p<0.05)...     

利用树轮δ13C重建大气CO2浓度序列

目前 ,关于大气ＣＯ2 浓度的研究是科学界所热衷的问题 ,而树轮中碳同位素能反映树木生长时大气中的ＣＯ2 浓度 ,因此用测定树轮中碳同位素组成的方法已成为对大气ＣＯ2 进行研究的重要手段[1,2 ]。众所周知 ,自工业革命以来 ,大气ＣＯ2 浓度迅速增加 ,相应的δ13Ｃ减小 ,其主要原因是由于化石燃料的大量燃烧向大气中排放了大量的ＣＯ2 所致。大气ＣＯ2 浓度的增加必然对树木的生长产生影响 ,树轮中的δ13Ｃ很好地记录了ＣＯ2 浓度的增加趋势。本文利用采自于我国西天目山的柳杉树轮δ13Ｃ序列 ,通过分析其变化趋势 ,重建了近百年来的大气Ｃ…     

IPCC确定的几种未来大气CO_2浓度水平对人为CO_2排放的限制

用三维海洋碳循环模式和一个简单的陆地生物圈模式计算了ＩＰＣＣ（政府间气候变化委员会）未来大气ＣＯ２情景中海洋和生物圈的吸收，并结合上地变化的资料得出燃料的排放值。结果表明：尽管在所有的构想下，为了使大气中ＣＯ２浓度达到稳定必须减少排放，但对应不同的ＩＰＣＣ未来大气ＣＯ２情景，对人为ＣＯ２排放的限制是很不相同的。     

土壤含水量与温度对羊草、大针茅典型草原土壤—植物系统温室气体收支影响的初步研究

本研究首次以我国内蒙古典型草原生态系统为研究对象,以密闭箱法对土壤－植物系统与大气间Ｎ２Ｏ和ＣＨ４气体交换进行了原位观测研究,通过结合实验室模拟实验研究表明,土壤含水量和温度对草原土壤－植物系统温室气体（Ｎ２Ｏ和ＣＨ４）排放通量有着重要的影响。在一定范围内,土壤含水量增加促进草原生态系统Ｎ２Ｏ排放和ＣＨ４吸收作用。温度升高促进草原生态系统Ｎ２Ｏ排放,但对ＣＨ４吸收的影响作用不明显。     

在华北玉米生育期观测的16 m高度CO2浓度及通量特征

利用中国气象局固城农业气象生态试验站2004年玉米生育期通量观测资料,分析了CO2浓度和通量随玉米生长的变化,并估算了玉米生育期陆地与大气CO2净交换量。结果表明:CO2浓度变化对农户活动和作物生长极其敏感;浓度在整个生育期始终有明显的日变化规律,峰值（谷值）出现在日出（日落）前后,通量仅在7月中旬至10月上旬之间出现明显的日变化特点,且位相超前于浓度,开花期通量最大;玉米播种期、苗期和成熟后地面向大气净排放碳, 拔节至成熟前地面从大气净吸收碳;开花期碳吸收最强,其后依次为吐丝－乳熟期和拔节期。比较分析了目前流行的通量计算方法对碳吸收估计的影响,结果显示不同计算方法能产生高达160%的碳吸收估计偏差,应当引起重视。生态系统碳平衡分析结果表明,玉米地在生长季表现为弱碳汇（大约660 kg/hm2）,但这一结果可能低估了实际的碳汇强度,低估程度有待研究。     

SO2与CO2反向气候效应的模拟

ＳＯ２构成的去凝结核会增加行星反照率，因此可使行星变冷。这种效应可抵消由温室气体增加造成的全球增暖。在二维模式中详细论述了矿物燃料燃烧与影响云反照率的ＳＯ２的关系以便计算气候效应。尽管我们在硫酸盐气溶胶和大气源汇方面的知识存在很大缺陷，还是有可能得出一般性结论。按保守算法，结果表明由于ＳＯ２排放导致的变冷作用目前能抵消ＣＯ２增温效应的５０％，模式预测出自１９８０年以来有一个强大的增温趋势，仅１９８     

不同陆地生态系统碳通量对GEOS-Chem模型模拟全球CO2浓度的影响

大气中CO₂含量的增加速率已经超过了自然界所能吸收的速度,并逐步影响到全球气候变暖。利用模型模拟分析已经成为一个重要的工具用以深入对碳循环的理解。本文使用2008～2010年的生物模型SiB3（Simple Biosphere version 3）与优化后的CT2016（Carbon Tracker 2016）陆地生态系统碳通量驱动GEOS-Chem大气化学传输模型模拟全球CO₂浓度。通过分析模拟CO₂浓度的空间分布与季节变化,加深对全球碳源汇分布特点的理解,探究陆地生态系统碳通量不确定性对模拟结果的影响,进而认识陆地生态系统碳通量反演精度提升的重要性。SiB3与优化后的CT2016陆地生态系统碳通量都具有明显的季节变化,但在欧洲地区碳源汇的表现相反,其全球总量与空间分布也存在极大的不确定性。模拟CO₂浓度结果表明:在人为活动较少地区,陆地生态系统碳通量对近地面CO₂浓度空间分布起主导作用,尤其在南半球和欧洲地区模拟浓度有明显差异,且两种模拟结果的季节差异依赖于陆地生态系统碳通量的季节变化。将模拟结果与9个观测站点资料进行对比,以期选用合适的陆地生态系统碳通量来提升GEOS-Chem模拟CO₂浓度的精度。实验结果表明:两种模拟结果均能较好的模拟CO₂浓度的季节变化及其峰谷值,但CT2016模拟的CO₂浓度在多数站点处更接近观测资料,模拟准确性更高。     

ENSO与火山活动的共同作用对大气CO_2浓度年际变化的影响

利用Mauna Loa和南极站点月均观测大气CO_2和δ~(13)C资料分析了大气CO_2浓度的年际变化特征,发现大气CO_2浓度年际变化与ENSO呈正相关而与火山喷发指数呈负相关。大规模火山喷发能够降低强ENSO对大气CO_2浓度的年际变化的影响,不仅与喷发强度有关,还与持续作用时间有关。ENSO与火山喷发共同影响大气CO_2浓度年际变化,而分析期间内的El Chichon和Pinatubo喷发后大气CO_2和δ~(13)C年际变化的差异则受ENSO和火山喷发的强度以及两者的相对起始时间的影响。δ~(13)C分析结合Keeling Plot计算表明,ENSO对大气CO_2浓度年际变化的影响主要通过影响陆地生态系统生产量的变化,而火山喷发对其影响则通过因温度降低和海洋施肥效应所引起的海洋吸收增加。     

条件采样法测量大气垂直通量

长期以来，人们根据陆地生态系统排放（吸收）主要微量成分的基本特征和近地层大气中气体传输的机制，发展了各类测量方法以满足现场观测的需要。条件采样法是近十几年来基于涡动相关法理论基础上发展起来的一种微气象学方法，它在国外已经得到了较多的应用。文章着重于条件采样法的介绍，同时对其他几种垂直通量测量方法；涡度相关法、箱法，梯度法的科学性和实用性进行介绍，并对各种方法进行了比较。     

ENSO,火山活动与大气CO2的年际变化

利用大气CO2及其δ13C的观测数据分析了不同区域大气CO2的季节和年际变化特征,并结合δ13C的变化趋势判断大气CO2变化的主要影响因素是来自陆地还是海洋.结果表明:大气CO2的年际变化主要受ENSO引起的陆地植被初级生产量而不是海洋吸收变化的影响,且La Ni(n)a对大气CO2的影响大于El Ni(n)o.火山活...     

谈谈CO_2的变化

大气中CO_2的容积含量一般为0.03％,即320PPm。从本世纪以来浓度已有了增加并在继续增加,增加速率还有增长的趋势,大气CO_2含量的增加主要是由于矿物燃料使用量增加(研究表明,大气中CO_2含量的增加大约相当于矿物燃料燃烧时放出的CO_2的50％),人类活动的增加和更多的开发利用也增加了CO_2的释放。     

热带太平洋海表温度年际变化对降水季节内振荡的影响

根据 １９８２—１９９２年期间的日平均 ＭＳＵ（Ｓｐｅｎｃｅｒ, １９９３）海洋降水和 ５天平均的ＣＭＡＰ（Ｘｉｅ＆ Ａｒｋｉｎ, １９９７）降水观测资料,分析了热带太平洋大气季节内振荡（ＭＪＯ）的年际变化特征。在太平洋海表温度（ＳＳＴ）年际变化的正常年份（１９８２—８３年, １９８６—８８年, １９９１—９２年）,均有明显的ＭＪＯ信号传到日界线以东并在中、东太平洋维持数月。热带ＭＪＯ活动强度的年际变化与局地ＳＳＴ的变化存在正相关。中、东太平洋降水的季节内振荡的年际变化与热带太平洋ＳＳＴ的最强正相关在Ｎｉｎｏ３区附近。以观测ＳＳＴ场强迫ＣＣＭ３大气模式的数值试验基本上真实地再现了１１年期间热带太平洋降水季节内振荡的年际变化总趋势,但模拟季节内振荡的强度较观测平均偏弱。对比分别采用周平均和月平均ＳＳＴ强迫场的积分结果,发现在中、东太平洋,二个积分模拟的降水季节内振荡强度的年际变化接近并且趋势与观测基本一致,而在西太平洋二个积分的模拟结果差别较大。这表明在热带中、东太平洋,ＳＳＴ强迫的年际变化对ＭＪＯ强度的变化有强的制约。而在ＭＪＯ总体活跃的热带西太平洋,ＳＳＴ强迫场的季节变化对模拟ＭＪＯ活动也有较大影响。ＣＣＭ３模拟     

海洋对人为CO2吸收的三维模式研究

文中用包含海洋化学过程和一个简单生物过程的三维碳循环模式模拟了海洋对大气CO2 的吸收 ,并分析了碳吸收的纬度分布。模拟工业革命以来海洋对大气 CO2 的吸收表明 :海洋碳吸收再加上大气 CO2 的增加只占由化石燃料燃烧、森林砍伐和土地利用的变化而释放到大气中的 CO2 的 2 /3。1 980～ 1 989年期间海洋年平均吸收 2 .0 5Gt C。海洋人为 CO2 的吸收有明显的纬度特征。模式计算的海洋 CO2 的吸收在总量与纬度分布上与观测结果比较相符。     

长江三角洲地区净生态系统二氧化碳通量及浓度的数值模拟

净生态系统碳通量(NEE)的计算对于准确模拟区域碳通量和大气CO₂浓度的时空变化至关重要。本文利用中尺度大气-温室气体耦合模式WRF-GHG(Weather Research and Forecasting Model with Greenhouse Gases Module),对2010年7月28日至2010年8月2日期间影响长江三角洲地区大气CO₂浓度及时空分布的各种过程进行了详尽模拟。结果表明,植被光合呼吸模型(VPRM)能模拟不同植被下垫面NEE的日变化;WRF-GHG模拟的大气CO₂浓度日变化与观测相吻合,但低估了大气CO₂浓度5~15 ppm(ppm表示10-6),这可能与人为排放源的低估、VPRM参数的不确定性以及气象场模拟的不准确性有关。太湖和植被覆盖较好的地区如浙江北部山区是该地区的主要碳汇,而城市为CO₂的主要排放源。太湖和陆地生态系统对区域内碳循环起到一定的调节作用,减缓区域大气CO₂浓度的升高。此外,局地气象条件如湖陆风对太湖周边地区大气CO₂浓度有显著影响。     

对大气环境CO2增加后农业的展望

根据试验研究，对大气中ＣＯ２浓度显著增加以后作物光合作用、增温影响、水分胁迫、矿物营养物吸收、作物中碳水化合物含量、杂草与虫害等未来农业问题做了较全面讨论。     

温带森林土壤消耗大气CO总量及影响因素研究

ＣＯ虽然不是温室气体,但人为活动释放到大气中的ＣＯ可引起对流层中ＣＨ４、Ｏ３等温室气体含量增加,从而间接的产生温室效应,因此,对全球性ＣＯ源和汇的研究应给予重视。本研究利用静态箱式方法,对温带落叶森林土壤年释放ＣＯ进行了长时间测定,表明该类型土壤年净消耗大气中ＣＯ平均强度为４６．３±２５．５ｎｇ／ｍ２·ｓ－１,对调节大气中ＣＯ浓度增加有积极意义。文中详细分析了影响土壤消耗ＣＯ的环境因素、土壤消耗ＣＯ的强度和释放温室气体ＣＯ２、ＣＨ４之间的关系等     

大气中二氧化碳的排放及其同世界气候的关系

1.引言假设太阳能的供给常年不变,全球气候变化就是由大气的重要成份(CO_2,水汽和臭氧)与大气的其它成份的比例的改变引起的.另外,自然界诸如火山等事件以及人类活动也会把尘埃和气溶胶(气雾)排入大气,这对气候也会产生重大影响.相对而言,排入大气的CO_2影响并非很大,而火山爆发所喷放的尘埃对气候产生的短时间影响则要严重得多.再则,矿物燃料和木材的燃烧对大气混浊度和雾的形成有很大影响,因此也就严重影响到了大气质量.大气混浊及雾的形成,使得地球反射率增高,大量太阳能量被反射回去,造成高层大气的平衡温度下降.一般说来,这类影响还不像“矿物燃料燃烧引起大气CO_2增加,从而由于温湿效应造成环境温度上升”这种大家所熟悉的论点为人们所了解.     

海洋对人为CO2吸收的三维模式研究

文中用包含海洋化学过程和一个简单生物过程的三维碳循环模式模拟了海洋对大气CO₂的吸收,并分析了碳吸收的纬度分布。模拟工业革命以来海洋对大气CO₂的吸收表明:海洋碳吸收再加上大气CO₂的增加只占由化石燃料燃烧、森林砍伐和土地利用的变化而释放到大气中的CO₂的2/3。1980～1989年期间海洋年平均吸收2.05GtC。海洋人为CO₂的吸收有明显的纬度特征。模式计算的海洋CO₂的吸收在总量与纬度分布上与观测结果比较相符。     

用于ENSO预报的计算机模式

用于ＥＮＳＯ预报的计算机模式ＤａｋｅＣｈｅｎ（美国哥伦比亚大学）ＥＮＳＯ（厄尔尼诺／南方涛动）现象是全球气候中最大的年际变动。由于ＥＮＳＯ对区域和全球气候及经济都有重大影响，因此近年来已引起了人们广泛的关注。为期１０年的ＴＯＧＡ（热带海洋全球大气）计...     

大气低频现象的多尺度特征

大气低频现象的多尺度特征热带大气低频现象包括与ＥＮＳＯ和平流层准两年振荡有关的年际变率；与季内振荡（ＩＳＯ）有关的次季节变率，以及在３０—６０天周期范围内形成的超级云团（ＳＣＣ）。现时不断有证据证明，在低频超级云团的构造中，可能包含有１０—１５天的中...