敦煌湖泊湿地生态系统地表辐射平衡特征

利用2013年干旱环境背景下敦煌湖泊湿地生态系统的辐射数据,分析了该地区的辐射变化特征。结果表明：不同的天气背景,各辐射分量的日变化过程差异较大,晴天变化曲线呈平滑的单峰型,多云天气平滑度不如晴天,阴天、雨天和沙尘天气呈现了不规则的多峰型变化;各季辐射通量的日变化都呈单峰型,但收入量差异较大,极值出现的时间也不相同。向下短波辐射、向上和向下长波辐射、净辐射月总量的变化表现出明显的季节性,夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季,向上短波辐射的月总量的季节变化不太明显。各辐射分量日平均值具有明显的季节性,夏、春季较大,秋、冬季较小,最大值出现在6月或7月,最小值出现在12月或1月。生长季的地表反照率要低于非生长季,各季日平均反照率都是早晚高,中午低,呈"U"型。     

中国典型湿地生态系统碳汇功能比较

选择温带湿润地区三江平原湿地、青藏高原东缘若尔盖湿地和北热带向南亚热带过渡区域的广州红树林湿地,对比分析不同气候条件下湿地生态系统碳源、碳汇特征及其影响因素.研究发现,红树林湿地在固碳速率和固碳潜力方面都要高于泥炭沼泽和苔藓泥炭沼泽.不同气候条件下,湿地的CH4和CO2排放通量有较大差异.在CO2排放通量方面,若尔盖高原湿地和三江平原湿地的排放通量要高于红树林湿地;在CH4排放通量方面,三江平原湿地的CH4排放通量要大于若尔盖高原湿地和红树林湿地.不同气候条件下,湿地生态系统总体表现为碳汇.气候因素在大尺度上影响湿地的碳源、碳汇特征,而水文、植被类型和植株密度等亦是影响不同湿地类型碳源、碳汇差异的主要因素.     

湿地生态系统碳通量研究进展

湿地碳循环在全球气候变化中起着重要作用,而湿地碳通量研究是湿地碳循环研究的关键问题。由于湿地独特的土壤、植被以及水文过程,使得湿地碳通量有别于其他类型的生态系统。湿地温室气体特别是CO2和CH2的释放水平具有明显的时空变化特征,其通量变化与许多外部因素相关,包括土壤状况、水文条件、植被类型、外源氮等。对近年来湿地生态系统碳汇功能变化以及影响碳通量相关因子的研究成果进行了系统的分析和综述。现有的研究表明,土壤状况对湿地碳通量影响较复杂,在一定范围内,表层土壤温度与气体排放密切相关,甚至呈正相关关系;土地利用／覆盖也影响湿地碳通量变化,导致湿地温室气体排放增加;水文条件特别是水位高度对湿地CO2和CH2排放的影响不同,高水位不利于CO2排出,CH2则与之相反;植被对湿地碳排放也起到正、负两方面作用,并且物种各异。还讨论了湿地碳通量研究进展的瓶颈问题,特别对植被演替较快的潮滩湿地碳通量研究做了展望。     

敦煌戈壁冬夏季地表辐射与能量平衡特征对比研究

利用敦煌戈壁夏（2006年7月）、冬（2007年1月1—10日）季观测得到的微气象资料,比较了夏、冬季敦煌戈壁的地表辐射平衡、能量平衡特征。分析了地表反照率（Albedo）与土壤特性的关系,发现地表反照率和表层土壤温度日变化呈反相关;冬季地表反照率和土壤湿度的线性相关差,夏季地表反照率和土壤湿度的线性相关性好;地表反照率和土壤热通量呈反相关,并且冬季二者的拟合性好于夏季。分析了降水前后各能量通量的变化,发现阵雨时感热H是变小的,降雨过后H和净辐射Rn有明显的增大,土壤热通量Gn在降雨过后也有增大,潜热LE变化微弱,对阵性降水强迫后的非平衡态的张弛时间大约为3 d。     

西北干旱区冬、夏季大气边界层结构对比研究

利用2006年6月28日至7月17日和2007年1月1日至1月10日敦煌加强观测期的探空资料,对比分析了位于西北干旱区的敦煌荒漠冬、夏季大气边界层的结构特征和变化规律。分析认为,该地区冬、夏季大气边界层结构一致,但夏季边界层的厚度明显大于冬季。夏季,白天对流边界层顶最高超过3 500 m,夜间稳定边界层的最大高度平均达到900 m左右,而冬季,对流边界层和稳定边界层日最大高度分别较夏季低约2 350 m和500 m,这说明西北干旱区夏季晴天的确存在极端深厚的大气边界层,但这种超厚大气边界层现象在冬季并不出现。冬、夏季大气比湿和风速在边界层的分布特征符合一般规律,夏季比湿普遍大于冬季,且夏季大气比湿随高度变化幅度明显大于冬季。冬季从地表开始就出现逆湿现象,夏季逆湿则出现在60~100 m高度范围内。冬、夏季白天与夜间的风速均能呈现出Ekman螺线特征,且夏季地转风风速值与地转偏差均远高于冬季。     

张掖湿地CO_2通量变化特征及光能利用率分析

湿地生态系统储存着大量的碳,在陆地碳循环中扮演着很重要的角色。同时,湿地生态系统本身比较脆弱,特别是干旱地区湿地生态系统,对气候变化非常敏感,容易受到环境因素的影响而改变原有的碳循环模式。干旱区湿地碳循环规律研究不但有助于评估干旱区湿地生态效益,也有助于分析其对气候变化的响应。通过对甘肃省张掖湿地CO_2通量的观测(2012年6月~2014年8月),分析了湿地生态系统CO_2通量的季节变化特征,并结合遥感数据,估算了湿地生态系统的光能利用率,分析了环境因子对CO_2通量和光能利用率的影响。结果表明,湿地CO_2通量的季节变化特征明显,两整年GPP平均值为1.06 kg C m~(-2)·a~(-1),NEE平均值为-0.40 kg C m~(-2)·a~(-1),为明显的碳汇。空气温度和土壤温度与夜间生态系统呼吸都呈显著的指数关系,太阳辐射与湿地白天CO_2通量呈负相关,并且随季节不同,相关性差异较大。结合遥感数据计算得到的光能利用率最大值为1.51 g C·MJ~(-1),生长季平均光能利用率为1.07 g C·MJ~(-1)。光能利用率与温度有一定的相关性,随温度升高,光能利用率呈现增大趋势。     

鄂陵湖湖滨地区夏季近地层微气象特征与碳通量变化分析

利用2010年夏季鄂陵湖湖滨地区试验观测资料,从中选取资料较好的5个连续晴天,分析了该地区高寒草甸夏季局地气候、辐射与能量平衡特征以及碳通量的日变化。结果表明：①夏季晴天湖滨地区近地层气象要素受到湖陆风的较大影响,风向昼夜交替变化,垂直风速和摩擦速度明显大于玛曲草原,全天盛行上升气流,昼夜温差较小;②湖滨地区日均太阳总辐射与净辐射高于玛曲草原和金塔绿洲,地表能量不平衡现象较显著,湍流输送以潜热为主,夜间近地层存在明显的逆温和逆湿现象;③夏季湖滨草甸碳吸收的日最大值出现在上午11时前后,碳吸收显著大于碳排放,其水分利用效率与海北草甸生态系统接近,总体偏低。     

胶州湾大沽河口湿地CH_4排放通量特征

利用静态箱—气相色谱法,在2009年9月15日至2010年8月15日期间,对胶州湾大沽河口芦苇(Phragmites australis)盐沼和芦苇—盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐沼CH_4排放通量进行了观测,对两种湿地CH_4的日排放通量、不同月份观测日排放通量和不同季节观测日排放通量特征进行了研究。结果表明,两种湿地CH_4日排放通量变化规律相同,其在夏季变化最大,在春季和秋季的变化次之,在冬季变化最小。在春季和夏季观测日,芦苇盐沼CH_4排放通量白天高于夜间,在秋季和冬季采样日,夜间CH_4排放通量高于白天;芦苇—盐地碱蓬盐沼四季CH_4排放通量都为白天高于夜间,只有冬季夜间表现为微弱的吸收。芦苇盐沼和芦苇—盐地碱蓬盐沼CH_4排放通量的最小值出现在2月15日,分别为0.016[mg/(m~2·h)]和0.008[mg/(m~2·h)],最大值出现在7月15日,分别为5.736[mg/(m~2·h)]和1.880[mg/(m~2·h)],主要原因是温度和生物量的差异所致。两种湿地不同季节观测日排放通量都为夏季最高,冬季最小。芦苇盐沼在四季的CH4排放通量都大于芦苇—盐地碱蓬盐沼,主要原因是湿地的水文特征和植物种类不同所致。芦苇—盐地碱蓬盐沼CH_4排放通量与5 cm深度土壤温度、10 cm深度土壤温度、气温和箱温都显著相关(p0.01),而芦苇盐沼的相应因子则不相关,主要原因是芦苇盐沼CH_4排放除受温度影响外,潮汐周期性波动导致的水位和盐度等环境因子也影响CH_4的排放。     

冬季湿地二氧化碳通量研究进展

冬季湿地二氧化碳释放量在年释放总量中占有较大比例,从低纬度到高纬度,二氧化碳释放量约为0.069~6.048 g/(m2·d),并影响着其碳源与碳汇的关系。科学地估算湿地二氧化碳通量对全球碳通量的贡献及其规律具有重要理论和实际意义。本文围绕湿地二氧化碳通量研究意义、湿地冬季二氧化碳通量变化的测量方法的比较、冬季时长的界定、影响因素、对二氧化碳通量估测精确性的意义等问题,综述了国内外的研究成果与最新进展,分析了以往研究结论的时空差异因素和影响二氧化碳通量的主要因素,讨论了湿地冬季二氧化碳通量测量结果不确定性等问题,并对湿地冬季二氧化碳通量未来需关注的研究重点提出了建议。     

LUCC对湿地碳储量及碳排放的影响

湿地生态系统是陆地上重要的碳库,其碳储量和排放通量的变化对全球碳循环和气候变化起着重要作用。湿地碳库的变化受到诸多因素的影响,其中土地利用/覆盖变化(LUCC)是影响湿地碳库的主要因素之一。研究表明,土地利用/覆盖变化通过影响湿地植被覆盖状况、土壤湿度、氧化还原电位、微生物活性等方面,影响着湿地的碳储存与碳排放。湿地垦殖后大量的碳被释放出来,湿地的碳汇和碳源功能发生了变化。     

塔克拉玛干沙漠塔中与巴丹吉林沙漠拐子湖地表辐射特征对比

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中和巴丹吉林沙漠北缘拐子湖两个陆气通量监测站2013年2月-2014年1月地面辐射观测数据及相应气象资料,对比分析塔中和拐子湖两地的太阳辐射通量和地表反照率差异特征,同时也探究了两地太阳辐射通量和地表反照率与太阳高度角之间的关系。结果表明：（1）塔中和拐子湖两地各辐射通量均呈较为同步的季节变化特征;具有太阳辐射优势的塔中地区因沙尘天气的影响在部分月份地表总辐射小于拐子湖地区;拐子湖由于地表沙粒相对较粗且包含大量透明度较高的石英颗粒,地表反照率和反射辐射均大于塔中地区;两地各辐射通量月平均日变化均呈现出标准倒"U"型结构;（2）拐子湖较粗的地表沙粒导致沙尘天气过后不易形成浮尘,沙尘天气过后各辐射通量恢复至发生之前的状态较塔中地区迅速;（3）两地太阳高度角夏季最大,冬季最小,最大值均可达75°左右,最小值塔中和拐子湖地区分别为45°和40°;各辐射通量随着太阳高度角的升高而增加,地表反照率随之减小,但受多种因素影响各辐射通量最大值并未出现在太阳高度角最大的时候。     

鄱阳湖南矶湿地生态系统野外监测进展

长期以来,自然环境变化和人类活动共同影响着鄱阳湖南矶湿地生态系统,开展该生态系统的野外监测和提升监测水平十分必要。2013~2017年,江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室联合南矶湿地国家级自然保护区,在鄱阳湖南矶湿地野外综合试验站建设了野外监测平台,该平台主要包括一个大气通量观测系统、三个常规水质和气候监测浮体以及相应的动态监测网络系统。围绕该区典型湿地的气、土、水、生四方面的多项指标,开展了有序监测。每年共采集、分析和整理各类数据超过1 GB,大量的监测数据和信息为鄱阳湖南部湿地生态系统的长期研究和区域水生态系统健康管理提供了支撑服务。监测和研究结果表明,(1)南矶湿地作为碳汇,其CO2通量月变化受季节性淹水和气温变化双重影响,年内吸收与排放具有周期性变化特征;(2)在垂直分布方向上,在0~50 cm深度土层中,随着土壤深度增加,土壤有机碳含量所占比例急剧减小,0~15 cm深度土层的土壤有机碳含量占0~50 cm深度土层的土壤有机碳含量的50%以上,且其主要受土壤水分和植物生物量的影响,南矶湿地土壤有机碳含量也高于鄱阳湖周边区域土壤;(3)鄱阳湖湿地水体中的溶解性有机碳含量高于开阔水面,而且南矶湿地可能是鄱阳湖水体中有机碳的重要来源;(4)水位变化引起的湖泊底质变化是大型底栖动物的种群结构和多样性差异的主要驱动因素,因此,人类活动对于碟形湖水位的控制会对底栖动物结构组成产生影响。野外综合试验平台的建设和发展应该在制度建设、数据挖掘和开放合作三方面持续提升,以期为湿地管理和保护提供科技支撑。     

敦煌西湖国家级自然保护区

<正>甘肃敦煌西湖国家级自然保护区始建于1992年2月,2003年6月晋升为国家级自然保护区。总面积66万公顷,位于敦煌市西部,西邻库姆塔格沙漠和罗布泊,南接阿克赛县,北连新疆哈密市,介于阿尔金山北麓、库姆塔格沙漠东沿、疏勒河尾段和北山以南之间,是我国西北极旱荒漠区一个集湿地生态系统、荒漠生态系统和野生动植物类型为一体的大型自然保护区。保护区内有森林植被总面     

湿地生态系统碳循环过程及碳动态模型

从地上、地下有机物质生产对湿地碳输入的贡献,湿地土壤碳库以及土地利用变化对湿地土壤碳库和碳排放的影响,甲烷排放和可溶性有机碳输出以及影响因子,湿地生态系统碳循环动态模型4个方面对湿地生态系统碳循环国内外研究进展和研究成果进行综述、分析,提出了我国亚热带区域天然湿地碳循环研究的主要热点和方向:(1)沿海湿地碳库估算及土地利用转化对土壤碳库和温室气体排放的影响;(2)酸沉降对于我国东南沿海低纬度地区湿地甲烷排放的影响;(3)沿海湿地生态系统碳循环动态模型的应用与开发;(4)湿地系统可溶性有机碳的输出机理探讨.     

科尔沁沙地梯级生态带水热通量变化特征及气候学足迹

荒漠化地区水热通量变化特征和气候学足迹对理解干旱、半干旱区气候变化及水分循环具有重要意义。以科尔沁沙地一条梯级生态带为研究区,运用2017年3-12月大孔径闪烁仪和自动气象站数据对研究区不同时间尺度水热通量和通量源区的动态变化特征进行分析。结果表明：水热通量日变化特征明显,各分支能量占比不同。晴天近地表能量各项分支曲线均呈显著单峰状,多云天水热通量变化无显著规律;水热通量季节变化显著,夏季显热通量值小于春季、秋季和冬季,潜热通量夏季最大,其次为春季和秋季,冬季最小;小时尺度和日尺度上源区变化较大;季节尺度上,源区面积春季 > 秋季 > 夏季,季节尺度间源区差异较小时尺度和日尺度降低;结合梯级生态带内下垫面类型看,生长季源区以光径中段的玉米农田占比最大,沙丘和草甸下垫面次之,光径内小型湖泊所占源区比例较小。不同月份各下垫面类型占比略有不同。     

塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射与能量平衡

利用2013年塔克拉玛干沙漠塔中流动沙面地表辐射、土壤热通量、土壤温湿度和湍流通量观测资料,分析了沙漠腹地地表辐射和能量收支特征及闭合状况。结果表明：除潜热通量外,其余地表辐射各分量和能量平衡分量的月平均日变化结果整体均表现为标准的单峰型日循环形态,其中R_s↓与R_s↑变化同步,R_l↑、R_l↓滞后R_s↓0.5 ~ 1 h。各分量均表现出夏季高、春秋季次之、冬季低的季节波动性。干旱和极低的植被覆盖造成沙漠腹地全年潜热通量始终较为微弱,约占净辐射的2.8%,感热通量成为能量的主要消耗形式,约占净辐射的49%。偶尔的降水会刺激潜热通量突然增加。地表反照率相对较高且稳定,日变化呈早晚大、正午小的“U”型趋势,并具有明显的冬季高、夏季低的季节波动性,年均值0.28,月均值0.25~0.32。能量残差各月的日变化也均呈单峰曲线,日出后和日落前能量闭合程度最佳,并出现过闭合现象,全年夏季小,春秋季次之,冬季较大,月平均日峰值5.1~99.9 W·m^-2。土壤表层热储存是影响该地区能量平衡的重要因子之一,考虑表层土壤热存储后,地表能量闭合率达75.3%,能量闭合率夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季,白天相比夜间有大幅提升。     

基于GOSAT数据集的全球碳通量分析

利用GOSAT全球CO2通量数据集,对2009年6月至2010年5月期间的陆地生态系统地表碳通量(Biosphere flux,简称"陆表碳通量")数据进行分析,主要结论如下:1)全球植被覆盖区总体表现为碳汇(-0.83PgCyr-1),在各种植被类型中,农田和森林表现为强碳汇,碳汇量分别为-0.30PgCyr-1和-0.62PgCyr-1,低纬度的稀树草原表现为强碳源,碳源量为0.31PgCyr-1;2)北半球植被覆盖区的陆表碳通量显示了明显的季节变化规律,6月份生态系统碳吸收量最大,约为-2.08PgCmonth-1,而南半球的季节变化规律与北半球相反,表现为1月份生态系统碳吸收量最大,约为-0.37PgCmonth-1;3)北半球各纬度带的通量变化幅度大于南半球;4)北美洲、亚洲和南美洲表现为碳汇,非洲和澳大利亚表现为碳源。基于GOSAT数据集的分析结果与以往的研究结果基本一致,该数据集由GOSAT全球碳循环一体化模拟系统中的陆地生态系统模型(VISIT)反演而来,尽管该模型已经过优化,但也存在不确定性。     

国外湿地生态系统碳循环研究进展

在全球变化背景下,面对湿地生态系统是否能维持其碳汇功能等问题,在以下几方面进行了讨论:当前湿地生态系统碳源与碳汇评估中存在的问题;湿地碳源与碳汇功能时空格局变异最新研究进展;影响湿地甲烷排放的因素;湿地碳循环过程对全球变暖的响应模式;湿地生态系统碳循环模拟。认为当前对湿地生态系统碳循环认识的局限性,是导致碳循环成为全球变暖互馈机制中不确定性的主要原因之一。针对中国当前湿地生态系统碳循环研究的特点,提出了中国未来湿地生态系统碳循环研究的焦点问题,即如何在气候变化及人类活动双重影响下,维持中国湿地生态系统现有碳储存库的功能,以及如何提高已退化湿地的固碳功能及潜力。     

内蒙古半干旱草原下垫面地表辐射特征

中纬度半干旱草原是全球陆地生态系统的重要类型之一,也是我国北方主要的地表类型,为深入了解我国半干旱草原区陆面对大气的辐射强迫,选取锡林浩特国家气候观象台2010年的辐射观测资料,分析了内蒙古半干旱草原下垫面地表辐射平衡各分量、地表吸收辐射和有效辐射以及地表反照率的日变化和季节变化规律,并与西北典型干旱区作了对比分析。结果表明：半干旱草原区太阳总辐射季节变化特征非常明显,季节平均日积分值由大到小依次为夏季、春季、秋季、冬季,年总量为6 036.64 MJ/m²,与黑河地区绿洲接近,明显小于戈壁和沙漠下垫面的值;半干旱草原地表反射辐射年变化趋势较为复杂,在4～10月由于下垫面植被和土壤类型、湿度等的差异,半干旱草原地表反射辐射月平均值低于黑河地区草地和荒漠的值,但高于农田的值;地表吸收辐射季节变化规律与总辐射保持一致;大气长波辐射年总量为8 155.23 MJ/m²,低于黑河地区草地、荒漠和农田下垫面的值,主要是由于半干旱草原区地理纬度较高,全年平均气温较低造成的;在植被覆盖较好的6～9月,半干旱草原区地表长波辐射月总量为4 532.14 MJ/m²,低于黑河流域的荒漠区,而高于草地和农田的值;半干旱草原区地表有效辐射年总量为2 398.75 MJ/m²,小于黑河地区沙漠和戈壁下垫面而大于绿洲;半干旱草原区地表反照率年均值为0.35,均大于西北干旱区不同下垫面,主要由于半干旱草原区冬春季地表积雪覆盖时间明显长于干旱区,可见,地表积雪对反照率的影响非常大。     

巴丹吉林沙漠典型湖泊湖气界面水一热交换特征

利用2012年8月-2013年7月在巴丹吉林沙漠腹地典型湖泊上用涡动相关系统观测的湍流资料,分析了湍流方差统计特征、微气象特征,计算了湍流热通量和湖泊蒸发量,初步结论为：①湖面上局地环流复杂,湍流三维风速的标准差与稳定度(Z/L)之间满足1/3次律。②湖面辐射分量具有明显季节变化和日变化特征,结冰期和非结冰期能量分配不同,冬季湖泊将储存的能量向大气传递;潜热通量和感热通量季节变化存在差异,但均有明显的昼夜变化特征。③湖气界面的感热通量在不同的月份也存在差异,感热以湖泊向大气传递为主;潜热通量夏半年远大于冬半年,在一天中6:00-8:00时处于最低值,15:00-16:00时达到峰值,在冬季会出现潜热向下输送现象。感热通量和潜热通量日变化呈负相关,湖面有效能量主要分配给潜热,湖泊同周围环境以水汽交换为主。④湖面平均蒸发速率为3.97 mm/d,累计蒸发量为1450±10 mm/a,同期的蒸发量是降水量的20多倍,湖泊主要靠地下水补给。这些结论可为进一步研究巴丹吉林沙漠腹地湖泊群的水循环及补给来源提供参考。