结合气象模式与GloBEIS模式研究气象条件对BVOCs排放的影响

BVOCs对全球碳收支、对流层化学反应及臭氧的形成和气候变化都有很大的影响.选取森林覆盖率高且BVOCs排放尚未有研究报道的中国东北地区作为研究区域,利用美国NCAR中心提供的1°×1°的6 h NCEP再分析资料,运行MM5模式,得到模拟结果,从中提取GloBEIS模型所需要的近地面层的温度、湿度、风速和云量的格点气象数据,实现了将MM5模式与GloBEIS相结合对BVOCs进行研究.研究中需要的植被种类及分布数据来自于最新的"植被信息系统"数据库,选取温度较高,太阳辐射较强,植被生长茂盛的2006年7月和2010年7月作为模拟时段,运行GloBEIS模型,对研究区域内的BVOCs的排放情况进行了估算.模拟结果与温度和云量等气象要素的分析结果表明,异戊二烯的排放速率受温度和PAR(光合有效辐射通量)的共同影响,日变化趋势显著,随着温度升高,PAR增强,异戊二烯的排放速率增大,在午后14:00左右达到最大值,之后降低.由于云量与PAR成反比,因此云量越少,异戊二烯的排放量就越高,反之,则越低;与异戊二烯不同,温度是单萜烯和其他VOC的排放的主导因素,受PAR和云量的影响较小,温度越高,排放量越大,反之,则越小.     

Climate-Vegetation Interannual Variability in a Coupled Atmosphere-Ocean-Land Model

The coupled models of both the Global Ocean-Atmosphere-Land System (GOALS) and the Atmosphere-Vegetation Interaction Model (GOALS-AVIM) are used to study the main characteristics of interannual variations. The simulated results are also used to investigate some significant interannual variability and correlation analysis of the atmospheric circulation and terrestrial ecosystem. By comparing the simulations of the climate model GOALS-AVIM and GOALS, it is known that the simulated results of the interannual variations of the spatial and temporal distributions of the surface air temperatures and precipitation are generally improved by using AVIM in GOALS-AVIM. The interannual variation displays some distinct characteristics of the geographical distribution. Both the Net Primary Production (NPP) and the Leap Area Index (LAI) have quasi 1-2-year cycles. Meanwhile, precipitation and the surface temperatures have 2--4-year cycles. Conditions when the spectrum density values of GOALS are less than those of GOALS-AVIM, tell us that the model coupled with AVIM enhances the simulative capability for interannual variability and makes the annual cycle variability more apparent. Using Singular Value Decomposition (SVD) analysis, the relationship between the ecosystem and the atmospheric circulation in East Asia is explored. The result shows that the strengthening and weakening of the East Asian monsoon, characterized by the geopotential heights at 500 hPa and the wind fields at 850 hPa, correspond to the spatiotemporal pattern of the NPP. The correlation between NPP and the air temperature, precipitation and solar radiation are different in interannual variability because of the variation in vegetation types.     

氮输入对陆地生态系统碳循环关键过程的影响

碳氮作为陆地生态系统最关键的两大生源要素,它们在自然界的循环过程中不仅各自对全球变暖做出重要贡献,而且两者的循环过程显著耦合,互相影响各自的作用和效果。从氮元素对植物光合作用、呼吸作用以及土壤呼吸作用影响的角度入手,综述了氮输入对陆地生态系统碳固定和碳排放这两个碳循环关键过程的影响特征和机理,分析了陆地生态系统碳源汇对氮素变化响应的不确定性,在此基础上对未来的相关重点研究方向进行了探讨和展望。     

超大陆聚散的环境效应

超大陆（Supercontinent）是在地球演化某一阶段所形成的几乎包含当时所有陆块的一个大陆。超大陆的聚合是通过全球性碰撞造山事件来完成的，而超大陆的裂解往往是超级地幔柱作用的结果。因此，超大陆的聚合与裂解事件势必对地球的水圈、大气圈和生物圈产生重要影响，进而影响地球的宜居环境。在超大陆聚合过程中，大陆深俯冲会导致大陆总体面积的减少和大洋面积的增加，从而导致全球海平面的下降；另一方面，在超大陆的聚合期间，地幔岩浆喷发至地表的机会明显减少，通过火山射气进入大气圈中的CO2含量会急剧降低，从而形成极端寒冷干燥的冰室（Icehouse）气候，冰碛岩在低纬度地区广泛出现，不利于生物生存，或导致生物大量灭绝。相反，在超大陆裂解期间，大陆地壳会遭受拉伸减薄，大陆面积相对增加，大洋面积减少，海平面上升；另外，导致超大陆裂解的超级地幔柱所喷发的巨量玄武岩会导致洋壳加厚，也会导致海平面的上升；此外，超级地幔柱巨量玄武质岩浆的喷发会导致大气中CO2浓度的增加，形成温暖潮湿性的气候（Greenhouse），有利于生命复苏或大爆发。然而，目前有关超大陆聚散的环境效应研究还处于初步阶段，而且主要局限于Pangea超大陆聚散对水圈、大气圈和生物圈的影响研究，一些研究结论的可靠性也有待于通过对Rodinia和Columbia/Nuna等更古老的超大陆聚散的研究结果加以证实。     

中国全球变化与陆地生态系统关系研究

预测陆地生态系统对大气和气候的反馈作用及在更微观的尺度上预测全球变化对自然和农业生态系统的结构和功能的效应是国际地圈－生物圈计划（ＩＧＢＰ）的核心项目“全球变化与陆地生态系统”（ＧＣＴＥ）的重要研究目标，中国科学家自１９８５年正式立面开 全球变化研究以来，全面加入了国际全球的研究，取得了巨大成果，文章就近年来中国在全球变化与陆地生态系统关系研究方面取得新进展作了评述，并指出未来中国进行全球变化与陆     

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。     

气候变化对中国北方荒漠草原植被的影响

气候变化对陆地生态系统的影响及其反馈是全球变化研究的焦点之一。利用气候变量实现对遥感植被指数所表示的植被绿度信息的模拟，可以尝试作为表达生物圈过去和未来状态的一种途径。利用1961-2000年的气温、降水和1983-1999年的NOAA/AVHRR资料，分析了中国北方地带性植被类型荒漠草原植被分布区的短尺度气候的年际和季节变化，及其对植被的影响。结果表明，过去40年中该区域年际气候变化表现为增温和降水波动。年NDVI的最大值（NDVI_max）可以较好地反映气候的变化，过去17年中NDVI_max出现的时间略有提前。综合分析NDVI、植被盖度、NPP、区域蒸散量、土壤含水量及其气候的年际变化，表明增温加剧了土壤干旱化，降水和土壤含水量仍是制约本区植被生长的根本原因。     

中国的全球变化研究项目评述

受国家自然科学基金委员会地球科学部委托，中国科学院兰州文献情报中心于１９９３年１０￣１２月通过走访科学家和有关部门以及通信联系等方式对我国全球变化研究工作进行了较为系统的调查，并编印了《中国科学家全球变化研究工作项目汇编（１９８５￣１９９３）》。１９９４年４￣５月，又进行了第二次补充调查。在此基础上，得出了对中国全球变化立项研究情况的初步认识。