实施海洋负排放践行碳中和战略

碳中和是应对气候变化的必由之路,海洋负排放是实现碳中和的重要途径.文章提出海洋负排放相关的八个基本路径,包括陆海统筹减排增汇、海洋缺氧酸化环境减排增汇、滨海湿地减排增汇、养殖环境减排增汇、珊瑚礁生态系统减排增汇、海洋地质碳封存、海洋碳汇核查技术体系,以及海洋碳汇交易体系和量化生态补偿机制等;旨在抛砖引玉,引发研讨、推动...     

近海生态系统碳汇过程、调控机制及增汇模式

海洋是地球上最大的碳库,发挥着全球气候变化"缓冲器"的作用.蓝色碳汇,简称"蓝碳",即由海洋生态系统捕获的碳(主要是有机碳),是海洋储碳的重要机制之一.蓝碳最初认识的形式是可见的海岸带植物固碳.其实之前没有得到足够重视的、看不见的微型生物(浮游植物、细菌、古菌、病毒、原生动物)占海洋生物量9 0%以上,是蓝碳的主要贡献者.中国陆架边缘海占国土总面积的1/3,碳汇潜力巨大,亟待研发.本文以近海生态系统碳汇过程、调控机制及增汇模式为主线,论述了近海生态系统结构与碳循环功能特征、碳汇形成过程与机理,并结合近海碳汇在沉积记录中的地史过程演变探讨了自然过程和人类活动对碳汇的可能影响,展望了碳汇工程在增加近海海洋储碳能力方面的应用前景.     

基于中国大气反演系统的卫星CO2数据同化对全球碳收支的评估

卫星CO₂浓度观测可以对地表碳通量反演提供重要约束,尤其在地面观测覆盖不佳的区域.文章使用自主研发的中国大气反演系统,利用OCO-2(Orbiting Carbon Observatory-2)卫星CO₂柱浓度观测估算了2015～2019年全球CO₂源汇分布,并与其他五个先进反演系统的结果进行了对比.通过同化卫星CO₂观测,反演得到的全球净陆地碳汇(净生物群系生产力, net biome productivity, NBP)为(1.03±0.39)PgC a^-1,低于地面观测反演得到的结果(1.46～2.52PgC a^-1).文章估算的北半球陆地碳汇为1.30PgC a^-1,热带陆地为碳源,碳释放量为0.26PgC a^-1,结果与其他独立证据相符.相较之下,其他系统反演出的北半球陆地碳汇较强(1.44～2.78PgC a^-1),而对热带碳通量的估算存在较大分歧,估算范围为0.77～-1.26...     

华北平原农田生态系统碳交换及其环境调控机制

在华北平原冬小麦/夏玉米轮作田采用涡度相关法进行了连续两年的碳通量观测,研究农田生态系统碳通量的构成及其变化特征,并分析碳交换对主要环境因子的响应.结果显示夜间净碳交换量(NEE)与0～10 cm地温呈明显的指数关系,两年度(2002年11月～2003年10月和2003年11月～2004年10月)的Q10分别为2.94和2.40.通过模拟计算得到总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(Rec).冬小麦、夏玉米GPP的光响应曲线均符合直角双曲线方程.玉米季平均最大光合速率(Amax)与表观初始光能利用率(α)大于麦季.冬小麦α值随LAI增加而增大.作物主要生长季农田NEE的日变化明显白天吸收、夜晚释放CO2.其他月份农田以碳排放为主,NEE的日变化不显著.农田NEE日较差4～5月和8～9月较大,其它月份较小.农田NEE,GPP和Rec呈明显的季节变化.2003年和2004年玉米田最大日平均碳吸收量分别为-10.20和-12.50 gC·m-2·d-1;麦田最大日平均碳吸收量分别为-8.19和-9.50 gC·m-2·d-1.麦田和玉米田的最大碳吸收量分别出现在4～5月和8月中旬,和GPP最大值出现时间一致.冬小麦和夏玉米主要生长季(3～5月和8～9月)的NEE由GPP支配.GPP主要受PAR和LAI影响.温度对GPP的影响在早春较为明显.7月Rec达到全年最大,Rec和GPP对NEE的贡献相当.其余月份NEE以Rec为主,温度成为NEE的主要控制因子.从生长季NEE总量看,两年度的麦季分别为-77.6和-152.2 gC·m-2·a-1,玉米季分别为-120.1和-165.6 gC·m-2·a-1,玉米季均大于麦季.两年度冬小麦/夏玉米轮作田的年均NEE分别为-197.6和-317.9 gC·m-2·a-1,表明华北平原农田是大气CO2的汇.若考虑收获籽粒的碳,则农田由碳汇变为碳源两年度分别为340.5和107.5 gC·m-2·a-1.受温度、降水等气候因子及施肥、耕作等农田管理措施影响,农田碳交换的年际变化很大.实行免耕和一年一熟制是减少土壤碳排放、增加作物碳吸收的有效途径.     

黄东海的碳源汇:大气交换、水体溶存与沉积物埋藏

黄海和东海作为中国最为重要的陆架边缘海,其碳源汇的性质与变化对近海生态系统及区域气候演变具有重要影响.文章从海气界面CO_2交换、水体溶解/颗粒碳溶存及沉积物碳埋藏等3个方面归纳总结了黄东海碳源汇特征与控制过程,以期为进一步研究陆架边缘海碳源汇过程及效应提供帮助.(1)黄海和东海具有迥异的海气CO_2交换特性.黄海的海气CO_2交换在源汇性质及通量强度上存在较大不确定性,黄海的124°E以西的海域在冬、春季表现为大气CO_2的汇,在夏、秋季表现为源,而大量的研究结果显示在全年尺度上黄海是大气CO_2的源.表层海水温度与浮游生物活动控制着黄海CO_2源汇的变化,两者分别主导了黄海外部海域与近岸海域的海气CO_2交换通量.东海全年则表现为大气CO_2的碳汇,年均通量约为(-4.2±3.2)mmol m~(-2)d~(-1),共可吸收碳约13.7×10~6t,其中冬、春、夏季吸收大气CO_2,秋季释放CO_2.东海不同季节海气界面CO_2通量的年际变化的影响因素复杂多变.(2)黄海和东海水体中分别储有425×10~6t、1364×10~6t的DIC和28.2×10~6t、54.1×10~6t的DOC,从南黄海近年DOC浓度有减小趋势看,其水体溶存"实际碳汇"量在减小.黄东海POC的总量约10.6×10~6t,与海气界面CO_2交换通量基本处于同一量级.黄海浮游生物年固碳量约为60.42×10~6t,东海为153.41×10~6t,其中近海大型经济藻类的年固碳量约为0.36×10~6～0.45×10~6t,生物固碳是具有多重价值的"蓝碳增汇"举措.(3)黄海陆架沉积物中有机碳的埋藏通量每年约为4.75×10~6t,其中海源有机碳的埋藏量为3.03×10~6t,占黄海浮游生物固碳量的5.0%,而东海陆架沉积物中有机碳的埋藏通量为每年7.4×10~6t,其中海源有机碳的埋藏量为5.5×10~6t,占东海浮游生物固碳量的5.4%.黄东海具有高于全球海洋平均水平的沉积物埋藏通量,对黄东海最终的"蓝碳增汇"作用巨大.     

21世纪中国陆地生态系统与大气碳交换的预测研究

利用大气-植被相互作用模型（AVIM2）模拟研究了中国陆地生态系统碳贮量的变化和与大气的碳交换,即生态系统的净初级生产力（NPP）、植被和土壤碳贮量、土壤呼吸和净生态系统生产力（NEP）对SRES B2气候变化情景和大气CO2浓度变化情景的响应。研究表明,未来100a大气CO2浓度不变而只考虑气候变化情景时,中国陆地生态系统NPP总量随时间变化逐渐下降;与此同时,植被和土壤碳总量以及NEP总量也下降。至2020年,中国陆地生态系统由21世纪初的碳汇变成碳源。在同时考虑未来气候变化和大气二氧化碳浓度增加的情景下,未来100a中国陆地生态系统NPP总量持续增长,由20世纪末的2.94Gt C·a^-1增加到21世纪末的3.99Gt C·a^-1,同时土壤和植被碳贮量也持续增加,到21世纪末总量增大到110.3Gt C.NEP总量在21世纪初期和中期保持上升趋势,大约在2050年达到最大值,之后逐渐下降,到21世纪末接近于零。     

海岸带蓝碳研究及其展望

海岸带蓝碳是海洋碳汇的重要组成部分,在应对全球气候变化中具有十分重要的作用.通过系统调研,综述了海岸带蓝碳的组成、碳通量及其影响因素.针对海岸带蓝碳组成,重点阐述了红树林、盐沼和海草床这三种海岸带地区最具固碳效率生态系统的有机碳捕获与埋藏特征.在此基础上,从海岸带地区的水-气、土-气、地下水(孔隙水)向上交换的垂直界面,以及河口-(潮滩)湿地-近海的陆海水平界面两个维度分析了海岸带系统中不同形态碳的交换、输送过程及其通量,探讨了海岸带碳库收支对全球碳循环的影响.同时,结合海岸带人类活动特点以及对气候变化的响应规律,提出当前中国海岸带地区的蓝碳和碳汇功能正在经受着新一轮沿海土地开发、流域筑坝建库、近海富营养化及海平面上升等系列复杂因素的剧烈作用.因此,要充分结合中国海岸带地区的自然与社会属性特点,以陆海统筹为指导,进一步深化海岸带蓝碳研究,提高对不同区域及海岸带类型的固碳效率、碳库总量和生物地球化学循环过程的认识,建立和完善固碳增汇技术体系,构建海岸带蓝碳系统的综合观测网络与管理平台,服务于中国海岸带地区的蓝碳保护和生态文明建设.     

中国森林生态系统碳周转时间的空间格局

森林生态系统持续的碳吸收能力在很大程度上取决于净初级生产力(NPP)的增长趋势及生态系统碳周转的时间,因此,获取生态系统碳周转时间的空间分布格局是有效评估生态系统碳汇潜力的基础.本研究采用数据-模型融合方法,基于区域生态系统碳循环过程模型(TECO-R),结合生态系统观测数据(NPP、生物量及土壤有机碳)、遥感数据(NDVI)及气象、植被与土壤等辅助空间数据,利用遗传算法(Genetic Algorithm)反演了中国森林生态系统各碳库的周转时间及分配系数,并在此基础上估算了平衡状态下森林生态系统碳周转时间的空间分布格局.研究结果表明:数据-模型融合技术能有效地反演中国森林生态系统碳循环过程模型中的关键参数,从而很好地模拟中国森林生态系统的碳循环过程;反演的中国森林生态系统的碳周转时间在空间上存在很大的异质性,其值大多介于24～70年之间;不同森林类型的统计结果表明,落叶针叶林与常绿针叶林的平均周转时间最大(分别为73.8与71.3年),其次是混交林与落叶阔叶林(38.1与37.3年),而常绿阔叶林的值最小(31.7年);从全国尺度看,中国各种森林生态系统总的碳周转时间的均值为57.8年.     

长白山高山冻原生态系统碳循环及与北极对比研究

探讨了长白山高山冻原生态系统的碳同化固定量、凋落物迁移量、冻原土壤生态系统的呼吸释放速率、有机碳库贮存量,并与北极进行了对比研究.结果证明:（1）长白山高山冻原植被生态系统目前年净储存有机碳2092t/a,总储存有机碳33457t;土壤库目前年均净储存有机碳1054t/a,总储存有机碳316203t,年均土壤呼吸速率为92.72/m2·a-1,是北极的 1.52倍;（2）白山高山冻原植被-土壤生态系统现已成为456081t的碳的储存库,其中,有机碳占76.7％,无机碳占23.3％.它是调节长白山小气候、维持长白山高山冻原植被类型、保护长白山冻原土壤、防治水土流失的巨大的屏障,同时对固定大气CO2起着巨大的汇作用.     

热带季节雨林碳通量年变化特征及影响因子初探

为深入分析西双版纳热带季节雨林碳通量年变化特征及其与各种因子的关系,通过西双版纳主要自然生态系统(热带季节雨林)2003～2004年林冠-大气间和近地层的碳通量以及不同覆盖状况下的地表碳通量(土壤呼吸)的长期观测,并结合植物光合作用、叶面积指数、凋落物和凋落物分解速率以及温度、辐射等常规气象的测定,对热带季节雨林碳通量的年变化特征及其影响因子进行了综合的分析与研究.结果表明热带季节雨林的碳通量表现出和其它热带雨林不同的特征,在干季(11～4月)的林冠-大气间碳通量为负值,森林生态系统呈现碳汇效应;而在雨季(5～10月)表现出较弱的碳源效应;森林生态系统碳通量具有明显的日变化特征,在白天呈现碳汇效应,而夜间为碳源效应,并且干季昼间碳通量较大;雨季较小;夜间则呈现相反趋势.林冠植物在昼间具有较强的光合作用,对昼间林冠-大气间碳通量有较大的贡献;林冠和植物林内低矮植物的光合速率均与林冠-大气间碳通量有显著的相关关系,而林内低矮植物的光合速率与林内近地层碳通量仅在于热季存在显著的相关关系.林内不同覆盖状态的地表碳通量具有明显的季节变化;林冠-大气间碳通量与地表碳通量同样具有较好的相关性,地表碳通量是导致热带季节雨林生态系统碳通量呈现特殊分布的主要因子;另外,林冠-大气间碳通量与凋落物量、凋落物分解速率、降水量、土壤含水率和土壤温度均表现出较好的相关性.初步的统计表明,西双版纳热带季节雨林林冠-大气间碳通量在不同季节呈现不同的汇/源效应,在总体上表现为一个较弱的碳汇.     

青藏高原水体碳源汇过程的重新认知与挑战

陆地-大气和陆地-水体的碳输送与碳交换共同决定了陆地生态系统的碳平衡,但长期以来青藏高原水体由于缺乏有效的观测数据,导致青藏高原水体一直是全球碳循环研究中被忽视的碳汇功能区。本研究聚焦青藏高原水体,重新认知水体碳侵蚀与碳沉积对青藏高原固碳的重要作用,系统分析河湖库-大气间的碳运移与交换时空格局与驱动机制。通过归纳总结发现:(1)青藏高原河流岩石风化速率以及CO₂消耗速率较高,强烈的侵蚀作用对地球系统吸收和平衡CO₂浓度起着重要的调控作用;(2)青藏高原湖泊是内陆生态系统的重要碳库,12 ka以来湖泊沉积物碳储量约为73 kg C/m²;(3)青藏高原湖泊浮游植物和水生植物影响内陆水体C沉积,年均初级生产力达(553±36) mg C/(m²·d)。(4)青藏高原湖泊目前为“碳源”,碳排放量约为2.27 Tg C/a。此外,本文还阐明青藏高原水体碳源汇过程评估的不确定性,以及从方法学角度分析如何加强其水体的碳循环研究,厘清全球变化下青藏高原水体的碳源汇机制,并展望了青藏高原水体碳源汇功能未来研究所面临...     

中国石灰岩化学风化碳汇时空演变特征分析

明确区域乃至全球碳酸盐岩化学风化碳汇的量级、空间格局及演变特征对解决陆地遗失碳汇难题、碳循环系统收支不平衡等问题具有极其重要的意义.为此,文章利用长时间高精度生态气象水文栅格数据以及中国和周边44个流域的监测数据,基于随机森林算法及碳酸盐岩最大潜在溶蚀模型,对中国碳酸盐岩中最主要的岩石类型即石灰岩在2000～2014年的化学风化碳汇进行估算,并对其空间格局、演变特征及趋势进行系统分析.结果显示:中国石灰岩区域Ca~(2+)及HCO_3离子活度系数高值主要分布于中国北方和西北区域,整体上呈现出由西北向东南逐渐减少的态势;中国2000～2014年石灰岩年均风化碳汇通量为4.28t C km~(-2)a~(-1),各区域差别较大,高值主要分布在中国东南岩溶区域,并且呈现出由西北向东南逐级递增的状态;在纬度上,中国南方28.14°N以南是通量波动最大的区域,整体上通量随着纬度的降低而呈现出增加的趋势;在气候带上,亚热带与热带区域是通量最大的区域,对于寒带、中温带、暖温带以及温带区域,荒漠气候带是这些气候类型中通量最小的区域,而草原气候带及阔叶林气候带是通量最大的区域;基于像元的趋势分析显示,中国石灰岩风化碳汇处于轻微增加的状态,其通量增长速率约为0.036t C km~(-2)a~(-1);全国石灰岩风化碳汇总量为7.07Tg C a~(-1),在研究期间处于波动的状态,在2002、2008及2010年为总量最大的三个年份,在2011年为最低,同样处于轻微增加的趋势,其增长速率约为0.06Tg C a~(-1);西藏自治区是中国石灰岩风化碳汇最大的行政区,总量达到了1.20Tg C a~(-1),南方岩溶区为中国石灰岩风化碳汇最大的岩溶分区,总量为4.95Tg C a~(-1),其碳汇占到中国石灰岩风化碳汇总量的70.01%;基于不同类型碳酸盐岩的风化碳循环差异及其关系估算得到中国碳酸盐岩的风化碳汇总量可达11.37Tg C a~(-1),其通量约为5.02t C km~(-2)a~(-1),碳酸盐岩风化碳汇总量相当于中国生物量碳汇的16.20%,这说明碳酸盐岩风化碳汇是中国碳汇系统的重要组成部分.此外,排除径流深为负值区域的干扰,中国碳酸盐岩风化碳汇通量可达6.54t C km~(-2)a~(-1).文章的研究模式对未来进一步改进全球尺度碳酸盐岩风化碳汇的精确估算具有重要的参考价值.     

基于供需分离加剧的近30年来中国谷物碳排放转移时空演变

食物系统是人为温室气体排放的重要来源之一,在“双碳”背景下由于食物生命周期生产和消费分离加剧引发的碳排放转移对整体食物系统温室气体减排的影响还尚不明确.本研究初步构建了水稻、小麦、玉米三类谷物生产阶段生命周期的排放清单,分析了谷物供需关系的时空演化特征.引入空间均衡模型,模拟了中国1990～2018年不同类型谷物的区域间流动并核算由此产生的碳排放转移及其效率与特征.研究发现:(1)谷物供需不均衡程度加剧,供给和消费的重心距离扩大了3.2倍,谷物供需分离导致全国谷物区域内自给能力减弱.(2)水稻和小麦区域内供给增多导致排放转移总量逐渐减少,玉米跨区域供给增多导致排放转移总量逐渐增加.(3)谷物整体的空间排放转移效率较高,小麦和玉米的排放转移引起了全局高效减碳,而水稻的排放转移相对低效增碳.(4)全国各省份谷物生产碳足迹呈下降趋势,但由于谷物供需分离加剧导致部分粮食主产区表现为低效增碳.本研究建议:基于“双碳”治理目标,进一步优化种养空间结构,加强区域内谷物供给,结合分区治理策略加强低碳生产结构优化与耕地利用结构调整.     

中国海及邻近区域碳库与通量综合分析

中国海总面积约470万平方公里,纵跨热带、亚热带、温带、北温带等多个气候带.其中,南海北依"世界第三极"青藏高原、南邻"全球气候引擎"西太平洋暖池,东海拥有全球最宽的陆架之一,跨陆架物质运输显著,黄海是冷暖流交汇区域,渤海则是受人类活动高度影响的内湾浅海.中国海内有长江、黄河、珠江等大河输入,外邻全球两大西边界流之一的黑潮.这些鲜明的特色赋予了中国海碳储库和通量研究的典型代表意义.文章从不同海区(渤海、黄海、东海、南海)、不同界面(陆-海、海-气、水柱-沉积物、边缘海-大洋等),以及不同生态系统(红树林、盐沼湿地、海草床、海藻养殖、珊瑚礁、水柱生态系统等)多层面对海洋碳库与通量进行了较系统地综合分析,初步估算了各个碳库的储量与不同碳库间的通量.就海气通量而言,渤海向大气中释放CO_2约0.22Tg Ca~(-1),黄海吸收CO_2约1.15Tg Ca~(-1),东海吸收CO_2约6.92～23.30Tg Ca~(-1),南海释放CO_2约13.86～33.60Tg Ca~(-1).如果仅考虑海-气界面的CO_2交换,中国海总体上是大气CO_2的"源",净释放量约6.01～9.33Tg Ca~(-1).这主要是由于河流输入以及邻近大洋输入所致.河流输入渤黄海、东海、南海的溶解无机碳(DIC)分别为5.04、14.60和40.14Tg Ca~(-1),而邻近大洋输入DIC更是高达144.81Tg Ca~(-1),远超中国海向大气释放的碳量.渤海、黄海、东海、南海的沉积有机碳通量分别为2.00、3.60、7.40、7.49Tg Ca~(-1).东海和南海向邻近大洋输送有机碳通量分别为15.25～36.70和43.39Tg Ca~(-1).就生态系统而言,中国沿海红树林、盐沼湿地、海草床有机碳埋藏通量为0.36Tg Ca~(-1),海草床溶解有机碳(DOC)输出通量为0.59Tg Ca~(-1);中国近海海藻养殖移出碳通量0.68Tg Ca~(-1),沉积和DOC释放通量分别为0.14和0.82Tg Ca~(-1).总计,中国海有机碳年输出通量为81.72～103.17Tg Ca~(-1).中国海的有机碳输出以DOC形式为主,东海向邻近大洋输出的DOC通量约15.00～35.00Tg Ca~(-1),南海输出约31.39Tg Ca~(-1).综上,尽管从海-气通量看中国海是大气CO_2的"源",但考虑了河流、大洋输入、沉积输出以及微型生物碳泵(DOC转化输出)作用后,中国海是重要的储碳区.需要指出的是,文章数据是基于中国海各海区碳循环研究报道,鉴于不同研究方法上的差异,所得数据难免有一定的误差范围,亟待将来统一方法标准下的更多深入研究和分析.     

数据填补及能量闭合对半干旱区生态系统年净碳交换的影响

基于半干旱区2种不同下垫面(草地和旱作农田)2005和2008年涡动相关法取得的通量资料,分析了数据填补、能量收支闭合率以及摩擦风速(u*)阈值等对生态系统年净碳交换的影响.通过加入4种不同长度的人工空缺(空缺长度从0.5 h~12 d),比较了平均日变化法(MDV)、边缘分布抽样法(MDS)和非线性回归法等6种填补方法的填补效果.结果表明,MDS的整体表现最好,特别是对长空缺的填补效果优于其他方法,估算的年NEE偏差在5 g C m-2 a-1以内.非线性回归法估算的夜间NEE具有较大的正偏差,表明非线性回归法估算的夜间生态系统呼吸偏高.4种非线性回归法估算的年NEE偏差在8.0~30.8g C m-2 a-1.由于在半干旱区土壤含水量是生态系统碳交换的重要限制因子,非线性回归法中综合考虑土壤温度和土壤含水量影响的Non_linear3和Non_linear4表现较好.MDV对白天NEE空缺的填补优于夜间,估算的年NEE偏差在-2.6~-13.4 g C m-2 a-1.总体上,数据填补的精确度受下垫面类型、空缺长度以及空缺出现时间(白天、晚上)影响.2个观测站点的能量收支闭合率在80%左右.能量收支闭合率受湍流强度影响显著;当夜间摩擦风速较低时,湍流混合不充分,能量收支闭合率也较低.生态系统在某个风向的累积通量印痕较大时,有效能量和湍流通量源区的不匹配造成这一风向上的能量收支闭合率也较低.通过假设能量收支不闭合全部由感热通量和潜热通量的低估引起,评估了能量闭合订正对生态系统CO2通量的影响.结果表明经过订正后的草地、农田的年净碳交换量平均增加近10 g C m-2 a-1.此外当u*阈值从0.1增加到0.2 m s-1,年净碳交换平均增加37.5 g C m-2 a-1,这表明u*阈值的设定对生态系统的年净碳交换影响较大.     

中国稠油区浅层天然气地球化学特征与成因机制

在我国发育稠油的含油气盆地中,广泛分布着浅层天然气,浅层气资源潜力巨大.研究发现这些浅层天然气与稠油具有密切的成因关系,是厌氧微生物降解原油过程中形成的次生成因的生物气,也称为稠油降解气,它们一般分布在稠油油藏的上倾方向或周围.这种天然气以干气为主,主要成分是甲烷,乙烷以上的重烃类含量较低,非烃中N2含量较高;甲烷的碳同位素值偏轻,一般介于生物气与热解气之间,乙烷的碳同位素偏重,可能混合有热成因气;CO2显示出异常重的碳同位素值,因此,在微生物降解原油过程中碳同位素分馏效应十分明显.稠油降解气的生成是一个十分复杂的地质地球化学和微生物地球化学过程,是在多种微生物群体参与下发生的一系列有机-生物和水-烃反应综合作用的结果,受多种因素控制.     

不同温室气体排放背景下东海冬季跨陆架碳输运通量

基于马普耦合模式,结合现场水文观测资料,估算了东海冬季跨陆架环流的流量及其向深海大洋的碳输送量.由于黄东海冬季的跨陆架环流强度远大于其他季节,且进入黑潮次表层,因此,黄东海跨陆架埋碳过程主要发生在冬季.分析结果表明,黄东海存在明显的跨陆架输运,其中跨越台湾岛至济州岛一线陆架边缘向外海的年平均水体输送量为3.92Sv(1Sv=10~6m~3s~(-1)),净输送量为向外海0.82Sv,与台湾海峡和济州海峡流量之差相当.冬季,跨陆架向外海的溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的净输运量分别为98、12和0.1百万吨.在全球温室气体减排(RCP4.5)和持续增加(RCP8.5)背景下,该跨陆架输运有不断增强的趋势,其中冬季跨越台湾岛至济州岛一线陆架边缘向外海的流量从2006～2099年分别增加了0.54和0.65Sv,增幅分别达15.3%和19.6%.受其影响,冬季跨陆架向外海的DIC、DOC和POC的输运量增加幅度在15.4～25.2%.本文首次评估了全球变暖背景下的东海冬季跨陆架碳输运量,揭示了跨陆架输运在中国近海碳循环中的重要作用.     

陆相生物气纵向分布特征及形成机理研究——以柴达木盆地涩北一号为例

生物气主要有两种生成途径:乙酸发酵和二氧化碳还原.一般,海相环境以二氧化碳还原型为主,而陆相淡水-微咸水沉积环境主要以乙酸发酵型为主,随着深度增加,二氧化碳还原所占比例提高.通过对中国柴达木盆地三湖地区涩北一号构造区新涩3-4井系列取样分析认为,生物甲烷的两种产生途径并不严格按照深度分布.乙酸发酵成因类型分布在浅层(160～400 m)及井底部位(1650～1700 m); 近地表(50～160 m)及中深部是二氧化碳还原型.浅层乙酸发酵型甲烷明显偏重的稳定碳同位素值与相对封闭的泥岩环境及相对有限的母质来源有关; 而井底部位(1650～1700 m)正常乙酸发酵型生物甲烷与粉砂岩为主的相对开放的环境有关,该层段水中极高的乙酸含量说明充分的营养供给不会造成甲烷碳同位素明显变化,同时也意味着本层段地下水活动强烈,从外界携带大量营养底物进入.分析结果同时表明一定浓度的烯类气体暗示着该区细菌活动性强的事实.商业性的聚集以CO2还原成因类型为主,乙酸发酵所占比例较少.     

长白山阔叶红松林CO2通量季节和年际变化特征及控制机制

老龄林碳代谢的长期测定对于预测其在未来气候条件下的碳收支状态,减小陆地生态系统碳收支的不确定性十分重要.本研究使用连续两个生长季节(2003和2004年)的涡度相关CO2净交换通量测定和常规气象资料分析平均林龄200年的长白山阔叶红松林生态系统(128°28'E,42°24'N,中国吉林省)FNEE及其主要成分FGPP与Re的季节和年际变化特征及环境和生物因子对其的影响.通量数据进行了平面坐标旋转,储存项和u*修正.叶面积指数和温度分别控制着该生态系统FGPP和Re的季节动态和年际差别.水汽压亏缺和气温在更小尺度上调节生长季节的生态系统光合生产,根部水分条件显著影响生态系统冬季维持性的碳代谢过程.2003年1月至2004年12月该生态系统累计截获碳-449 g C·m-2,其中2003和2004年分别为-278和-171 g C·m-2.这两年FGpP和Re分别为-1332,-1294 g C·m-2和1054,1124 g C·m-2.这显示老龄森林可以成为强的碳汇.受环境因子调控,长白山阔叶红松林生态系统的碳代谢表现出显著的季节和年际差异.冬季该生态系统存在弱的光合作用,但总体上向大气释放CO2.春秋季节碳代谢非常活跃,但生态系统吸收和释放几乎相同数量的碳,对全年碳截获贡献并不显著.夏季碳代谢对该生态系统全年碳收支意义重大.90 d的夏季分别贡献全年66.9,68.9%的FGpP和60.4,62.1%的Re.     

中国东北区淡水沼泽湿地N_2O和CH_4排放通量及主导因子

在中国东北三江平原沼泽湿地分布区(47°35′N,133°31′E)内选择相邻的地表积水特征分别为季节性积水(SW)和地表常年无积水(NW)的小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地作为研究对象,于2002～2004年采用静态箱法监测了湿地系统内氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4的排放状况.结果表明,两种温室气体的日变化与季节变化与5cm地温显著相关.生长季期内,NW湿地表现为N2O的源和CH4的汇,而SW湿地为N2O的汇和CH4的源.土壤氧化还原电位(Eh)在200～400mV之间有利于N2O排放,而在-300～?100mV之间有利于CH4排放值得注意的是,分别在Eh值-300～-100mV和300～400mV观测到N2O和CH4的另一排放峰值,说明土壤中必然存在其他影响源决定着7,8月份N2O和CH4排放峰值;进一步研究证明,因融化而致使冻层下累积的N2O和CH4集中释放是生长季N2O和CH4这一排放峰值的主要来源.