内陆水体CH4冒泡排放研究进展

内陆水体是大气甲烷(CH₄)的重要排放源,其中冒泡途径排放的CH₄对总排放贡献较大。通过梳理国内外研究的最新进展,系统介绍了内陆水体CH₄冒泡的产生、传输、氧化及排放机制,并概述了CH₄冒泡排放的测定方法与技术。其次,基于不同的时空尺度,对比分析了全球内陆水体的CH₄冒泡排放的时空变化特征;总结了CH₄冒泡产生与排放过程中相关影响因素的作用机制,并介绍了水体CH₄冒泡排放模型的发展现状。最后,探讨了内陆水体CH₄冒泡的潜在研究方向与挑战,为后续中国内陆水体CH₄冒泡排放观测、过程机理与调控机制探究、模型开发与估算等研究工作提供参考。     

植被净初级生产力模型估算及其对气候变化的响应研究进展

近年来随着遥感和地理信息系统技术的广泛应用，植被净初级生产力研究经历了从小范围的传统测量阶段到大范围的模型估算阶段的重要转变，并参与全球变化研究。其研究手段和研究内容大大拓宽，在植被净初级生产力模型估算以及对气候变化（如温度、降水、ＣＯ₂浓度等）的响应等方面的研究取得了可喜的进展。     

大气-水体系统中PAR传输模式及湖泊初级生产力

给出了一种大气-水体系统中PAR的传输模式,并利用太湖的气象和实测悬浮粒资料计算水体中PAR的时空变化.模式中考虑了大气的气溶胶、臭氧、水汽和CO₂的效应以及水面风浪、水中黄质、悬浮粒和浮游藻类的多次散射和吸收过程.最后,利用生物-光模式,计算了太湖的初级生产力.结果基本上能反映水中初级生产力随水深的变化趋势.     

海洋初级生产力的卫星遥感

从海水的光学特性入手,依据卫[JP2]星探测海洋初级生产力的基本原理,详细讨论了大气校正过程,并较为全面地阐述了现有的一些海洋初级生产力模式。通过列举个例对这些模式进行分类讨论,并对模式应用中的一些问题作出了分析和讨论,在此基础上指出了其存在的问题和发展的方向。     

全球森林生态系统净初级生产力的空间格局及其区域特征

净初级生产力（Net Primary Productivity）是生态系统碳循环过程中的一个重要组成部分,森林生态系统的NPP占全球陆地生态系统的65%,深入了解全球森林生态系NPP的空间变异规律,是理解全球碳收支格局的基础。本论文以收集获得的野外站点实测NPP数据为基础,对全球森林生态系统NPP的空间分布格局及其区域特征进行综合分析得出：全球森林生态系统的NPP呈现出随着纬度升高而降低的趋势,北半球森林生态系的NPP随着纬度的升高显著降低,南半球森林生态系统的NPP则纬向规律不显著。全球各个大洲之间森林生态系统的NPP整体上差异不显著,只有南美洲森林生态系统的NPP显著高于亚洲、欧洲和北美洲的森林生态系统。全球森林生态系统的NPP呈现出从寒冷性气候区域向温暖性气候区域逐渐增大的趋势。经典的Miami模型能够较合理地估算当前气候条件下森林生态系统NPP的空间分布格局。在全球尺度上,年均温（r2约为0.50）较年降水（r2约为0.40）与森林生态系统的NPP有更强的相关性。这些研究结果为进一步探讨全球陆地生态系统碳源汇功能奠定了一定的基础。     

内陆水体溶解无机碳同位素研究进展及展望

碳是陆地生态系统中最重要的生命元素,能够在各个圈层之间相互转换和运移。碳循环作为地球各圈层相互连接的纽带,被认为是地表系统最重要的元素地球化学循环。碳在水体中主要以溶解性有机碳（dissolved organic carbon,简称DOC）和溶解性无机碳（dissolved inorganic carbon,简称DIC）形式存在。内陆水体（包括河水、地下水、湖水和水库等）尽管只占陆地表面1%,但它们在碳循环过程中发挥了重要作用。其DIC浓度(CDIC)和DIC同位素组成(δ13CDIC)可以为碳循环研究提供线索,因此成为近年来国际研究的热点之一。本文系统总结了全球内陆水体DIC同位素的研究进展。DIC同位素具有广泛的地质应用,不同碳源具有独特的同位素特征。因此,DIC同位素被用于定性和定量地示踪碳源,指示碳循环过程以及确定河水补给端元。     

基于AVIM的中国陆地生态系统净初级生产力模拟

利用AVIM（植被与大气相互作用模式）模拟了现代中国陆地生态系统NPP的分布并计算了全国NPP的碳总量。研究结果表明我国现代陆地生态系统的年NPP变化范围在0~1 389 gC/m2之间,年平均值为355 gC/m2,年吸收3.33 Pg的大气碳。中国陆地植被NPP呈现自东向西逐渐减小的趋势,NPP的最大值出现在云南西双版纳地区,最小值分布于青藏高原以及新疆地区。中国现代陆地植被NPP主要分布于小于100 gC/(m2·a)、300~500 gC/(m2·a)以及500~700 gC/(m2·a)3个区间,其占总计算值的比例都超过了20%以上;大于1 000 gC/(m2·a)的NPP最少,只占总数的2.15%。对中国陆地植被NPP与气候的相关性分析表明,降水是影响我国陆地生态系统NPP的主要原因。     

青海省植被净初级生产力的模拟研究

遥感技术根据植被光谱特征可以有效地估算植被的净初级生产力(NPP)。利用遥感数据估算植被NPP,是近10 年来NPP的模型研究和估算方法最为突出的特点。文章借鉴了CASA,GLO-PEM,VPM等光能利用率NPP模型的优点,同时充分考虑了研究区域其植被光能利用率和环境因素的典型特点,建立了针对研究区域基于光能利用率原理的植被净初级生产力遥感估算模型。在此基础上,模拟了青海省2006年逐月植被 NPP,较深入地分析了NPP的空间分布和季相变化特征。研究结果表明,2006年青海省植被净初级生产力介于0~422gC/m2/a之间,平均值为151gC/m2/a; 青海省NPP空间分布规律总体上呈由西北向东南地区递增的趋势; NPP在不同植被类型中的差异相当明显,单位面积平均NPP最高的为阔叶林(314gC/m2/a),最低的为稀疏灌丛(101gC/m2/a); 青海省NPP随季节的推移变化显著,NPP的积累期主要发生在水热搭配较好的4~9月份,7月植被平均NPP达到最大值(43gC/m2)。     

中国陆地生态系统总初级生产力VPM遥感模型估算

陆地生态系统总初级生产力（Gross Primary Productivity,简称GPP）时空格局及其变化动态的准确监测是区域碳收支研究的核心问题之一,遥感模型正在为区域碳通量监测提供更为实时、准确的模拟数据。基于中分辨率成像光谱仪（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,简称MODIS）遥感数据和涡度相关碳通量观测数据发展而来的VPM模型经过10年的努力,目前已经在全球涵盖十类生态系统的21个站点上开展模型的校验与验证研究,为区域GPP的准确估算与监测奠定了方法基础。本研究构建了评估GPP区域格局的VPM模型区域模式,以空间分辨率500m、时间步长8天的MODIS卫星影像数据以及相同时空分辨率的温度与光合有效辐射数据为模型输入数据,模拟估算我国2006~2008年GPP及其空间分布格局。VPM模型模拟的中国陆地生态系统GPP年总量平均值为5.0PgC/a,其中森林、草地、农田和灌丛生态系统分别占34%,17%,37%和12%。本研究模拟的全国GPP总量与多模型模拟的平均结果（5.40PgC/a）相当,但不同模型估算的各类生态系统GPP存在较大差异。本研究通过利用遥感数据对VPM模型中的关键参数（最大光能利用率）进行参数空间化,表达同一土地覆被类型内部光能利用率的空间异质性;应用目前我国准确性最为可靠的土地利用与植被数据提取土地覆被数据,首次将农业多熟种植作为单独的植被类型引入模型中,模型参数与输入数据的精度保障了模型模拟结果的可靠性。     

中侏罗世泥炭地净初级生产力及其对全球碳循环的响应——以吐哈盆地沙尔湖煤田为例

泥炭地具有明显的碳汇能力, 对减缓全球气候变化有着至关重要的作用, 煤作为泥炭地的最终产物, 保存有丰富的泥炭地发育时期的古环境信息, 成煤泥炭地碳聚集速率和净初级生产力(NPP)可以作为恢复古气候的替代指标。吐哈盆地南缘沙尔湖煤田ZK9E02钻孔中侏罗统西山窑组发育视厚度为121.97 m的煤层(C8), 本研究使用频谱分析对其进行米兰科维奇轨道周期的识别及成煤泥炭地发育时限的估算, 然后利用该时限, 结合煤的碳含量以及煤化作用阶段的碳损, 计算出成煤泥炭地的NPP, 进而探究成煤泥炭地的碳汇能力与碳循环关系。研究发现, 所研究煤层的自然伽马测井曲线中蕴含着约405 ka长偏心率、约95 ka短偏心率、约37.6 ka斜率、约18.2 ka岁差的米兰科维奇旋回天文周期, 计算出该成煤泥炭地发育的煤层沉积约2218.54~2347.03 ka。该煤层碳含量74.54%, 考虑到煤化过程中的碳损失约为26.75%, 恢复出成煤期泥炭地碳聚集速率为66.11~69.86 g C/m2·a, NPP为265.2~280.2 g C/m2·a。控制泥炭地NPP的主要因素有CO2含量、古纬度、古大气温度等, 研究区较低的泥炭地NPP水平与当时CO2含量过低或古纬度较低有一定关系。泥炭地NPP在一定程度上反映着大气中CO2的变化, 进一步用来揭示全球碳循环对气候变化的动态响应过程, 这对\"深时\"高分辨率的古环境研究有重要意义。因此, 预测泥炭地NPP的水平, 研究生态系统中碳元素的最终去向, 亦有利于更好地认识到全球碳循环过程中泥炭地的\"碳汇\"角色, 助力实现\"碳达峰、碳中和\"目标。     

1959-2008长江源被净初级生产力对气候变化的响应

基于长江源区1959-2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照时数等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50a被净初级生产力,分析其年际和年代际变化特征及其对气候变化的响应.结果表明：1959-2008年间,研究区年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变...     

1971—2000年中国陆地植被净初级生产力的模拟

利用植被与大气相互作用模式(AVIM),基于气象台站的观测资料模拟了1971—2000年中国陆地生态系统NPP的变化特征.结果表明:1971—2000年我国陆地植被年均NPP变化范围在0~987.67 gC·m^-2·a^-1,全国平均值为349.74 gC·m^-2·a^-1,30 a呈现出递增的变化趋势.对各类植被NPP的模拟显示,最近30 a我国热带雨林、落叶阔叶林以及有地被层的阔叶林的年均NPP减小,而混交林、常绿针叶林、落叶针叶林、有裸土的灌丛、草地以及作物的年均NPP均为增加趋势.由于采用了先进的农业技术,与自然条件下我国作物的年均NPP变化相比,我国实际的粮食单产在上述时期呈显著的增长,表明了人类活动对于我国陆地植被净初级生产力有着深刻的影响.     

1978—2020年青藏高原草地净初级生产力时空演变分析

探究全球气候变化背景下青藏高原草地净初级生产力的时空演变特征对青藏高原草地生态环境保护具有重要意义。本文以青藏高原为研究区域,基于DAYCENT模型模拟1978—2020年青藏高原草地净初级生产力（net primary productivity,NPP）,探究其草地NPP时空变化特征,并利用Pearson相关系数和偏相关系数分析气候、地形因子对初级生产力的影响。结果表明：1978—2020年青藏高原NPP整体呈现上升趋势,NPP总量波动范围为4.51×10～5～5.77×10～5 Gg C·a^-1,年平均值为499.83 g C·m^-2。在空间分布上,青藏高原NPP整体呈现从东南向西北递减的趋势。高寒草甸作为青藏高原草地的主要植被类型,其NPP空间分布与青藏高原草地基本保持一致;高寒草原的空间分布则呈现出从东北向西南递减的趋势。在气候因素影响方面,气温是造成草地NPP增加的主要因子;在地形因素影响方面,海拔是影响NPP的主要因子。在地形组合因子对NPP的影响中,青藏高原NPP高值区主要集中在低海拔向阳面的缓坡地区,低值区主要位于高海拔背阴面的斜坡地区。在不同区域以及不同气候条件下,青藏高原草地NPP数值差异明显,低海拔向阳面更有利于草地NPP的增长。     

基于MODIS资料的2000-2004年江河源区陆地植被净初级生产力分析

基于EOS/MODIS卫星遥感资料的分析表明,2000-2004年江河源地区陆地植被平均年NPP为82.04 gC.m-2,相当于同期全国陆地植被年NPP的23%,其中2001年的年NPP最小,只有78.04gC.m-2,2002年最大,为85.44 gC.m-2.根据年NPP分布显示,黄河源区的植被生长状况要好于长江源区,其中在黄河源东南部陆地植被的年NPP>250 gC.m-2,为江河源区植被年生长最大的区域;该地区的植被年NPP最小值的区域分布在长江源的西北部地区,年NPP大部分<50 gC.m-2.江河源地区植被的年NPP表现为显著的年际变化特征,不同地区年NPP的变化特征各不相同;高寒草甸的年NPP为该地区所有陆地植被年NPP中最大,其5 a平均值为89.38 gC.m-2,其次为高寒草原和灌木及草本植被;由于地处高寒地区,温度成为影响该地区陆地植被净初级生产力的主要因素.     

南海表层沉积物中生物钡的分布特征及其与初级生产力的关系

分析了南海东部53个站位表层沉积物中生物钡、铝以及有机碳和生物硅等生源物质的分布特征。结果表明,南海东部表层沉积物中的有机碳含量在研究区的北部陆架区出现高值,而在吕宋岛以西的深海则最低;生物硅的平面分布则表现为在吕宋岛以西的深海低沉积速率区出现高值,而低值则出现在高沉积速率的北部海域;生物钡的平面分布与生物硅的分布特征相似,高值出现在吕宋岛以西的深海区,且表现出自北而南沉积物中生物钡的含量逐渐增加的趋势。研究区内初级生产力表现为从北向南增加的趋势,而沉积物中生物钡的含量也呈现相似的趋势,表明沉积物中生物钡的含量和上层水体的生产力有一定的相关性。但表层沉积物中生物钡与有机碳呈弱的负相关关系,而与生物硅显著相关,且生物钡和生物硅与水深的相关性均呈现显著的相关性。因此,在采用沉积物中生物钡含量研究南海上层水体初级生产力时应谨慎对待。     

作物水生产力评估方法研究

农业用水作为消耗水资源最多的部分, 在全球和区域水资源消耗中占据很大比例. 农业水生产力的评价对于改进区域农业水资源利用方式, 促进农业经济发展具有重要意义, 尤其是在水资源匮乏地区. 首先阐述了作物水生产力的基本概念, 分析了影响作物水生产力的核心要素; 其次总结了作物水生产力的评价方法, 将其分为收获方法、 模型方法和集成遥感或GIS的模型方法, 并分析了这三类方法优缺点; 最后对作物水生产力研究发展趋势进行了展望, 认为将RS或GIS与模型结合用来估算作物水生产力的方法, 将是目前研究的发展方向.     

2000-2014年人类活动对贵州省植被净初级生产力的影响

利用MODIS实际净初级生产力数据与CASA模型估算得到的潜在净初级生产力,建立贵州省2000-2014年人类活动相对贡献指数(RCI),并依据各县喀斯特地貌面积和等级比例探究其年际变化及空间分布特征,再通过相关分析辨析选定的人类活动因子对其的影响.结果 表明:(1)贵州省RCI均小于-0.5,人类活动促进了植被净初级生产力的增加,以2007年为转折点,影响程度先增强后减弱;(2)贵州省东北部、中部及西部地区的RCI多大于0,人类活动对生态环境有负面干扰作用;东南部及北部边缘地带的RCI多小于-1,人类活动的正面影响较强;(3)贵州省中部、北部大部分地区的RCI缓慢下降,人类活动对植被的正面影响增强;东南部部分区域的RCI由负转正,人类活动负面干扰作用增强;西南边界地区的RCI呈上升趋势却仍为负值,人类干预程度呈减弱趋势;(4)贵州省农业活动在人类活动的负面影响中有重要作用;城镇化与经济发展对生态环境既有正面影响,也有不可避免的负面干扰.     

塔里木盆地盐化草甸植被净初级生产力对全球变化的响应

地带性植被净初级生产力(NPP)的形成除受自身的生物生态学特性制约外,主要决定于环境中热量和水分状况的分配及组合。随着全球变化与陆地生态系统研究的开展,以模型为主要手段预测植被生产力对气候变化响应的研究逐步深入,相继提出了一些利用气候指标或指数估算植被净初级生产力的模型,如Miami模型、Chikugo模型和北京模型等。但利用上述模型无法估算盐化草甸植被等非地带性植被的NPP,因为它们的形成不依赖于大气降水,而主要依靠地下水。由于土壤蒸发能综合反映土壤的水热状况,与NPP的形成关系密切。     

悬浮物浓度对水下光照和初级生产力的影响

采用太湖湖泊生态系统研究站生态实验室的模拟生态槽进行水动力模拟实验研究(1999年5月8日～6月24日),探讨了水动力的扰动引起悬浮物的增加、改变水下光强的分布,并由此造成了初级生产力的变化.结果表明,无论是静止还是小水流、大水流状态,水下光强随深度都是按指数规律衰减;在静止状态下,槽水清澈见底,光衰减系数为1m-1左右,到小水流和大水流时,由于动力的扰动、悬浮物浓度的增加,光学衰减系数增加到2m-1和4m-1左右,真光层深度也由最初的4m降到2m、1m;对光学衰减系数、真光层深度与悬浮物浓度进行线性和幂函数回归,发现他们之间的相关性很好,反映了风浪扰动引起水中悬浮物增加是改变水下光照分布的主要原因;在静止状态下,由于槽水清澈,强光作用下表面存在光抑制现象,最大初级生产力出现在04～06m,其他情形光抑制很弱或基本上不存在,最大初级生产力出现在0～02m.     

内陆水质遥感不确定性：问题综述

内陆水质遥感是目前定量遥感领域的热点与难点,多种不确定性因素影响了内陆水质遥感的研究进展。较系统地总结了国内外近年来内陆水质遥感监测存在的突出问题与影响水质遥感监测精度的关键因素,具体从内陆水体光学特性的复杂性、大气校正的复杂性与水面反射光校正的不确定性、反演算法与生物光学模型的复杂性与区域性、现有传感器监测内陆水质在性能方面的局限性以及影响因素的复杂性与综合性几个方面进行了阐述,并指出了内陆水质遥感监测的研究重点与发展方向。