二氧化碳地质储存的主要环境问题及研究进展

CO2地质储存是缓解温室效应的有效手段之一.在CO2地质储存工程实施过程中可能引起断裂、地震、淡水含水层污染等地质灾害问题,对人类和生态环境造成危害.本文系统阐述CO2地质储存过程中造成的环境地质问题及其成因机制,并从风险评价、监测预警、应急补救等角度提出了具体防治措施,对CO2地质储存技术的安全性评估及工程实施项目管理具有重要的实际意义.     

Sources and flows of embodied CO2 emissions in import and export trade of China

This paper uses the Global Trade Analysis Project(version 7)database to calculate embodied CO2emissions in bilateral trade between China and other countries(regions)based on input-output methods.The sources and flows of embodied CO2emissions in import and export trade of China are analyzed.Results show that the flows of embodied CO2emissions in export trade are highly concentrated.The main flows to the United States(US)and Japan account for 1/4 and 1/7 of the total CO2emissions in export trade,respectively.Concentrated flows of total exports and small differences in export structure are the main reasons for the highly concentrated export trade.The sources of embodied CO2emissions in import trade have relatively low concentration.Taiwan Province of China,Hong Kong Special Administrative Region of China,US,Russia,Republic of Korea,and Japan account for around 7.72%–12.67%of the total embodied CO2emissions in import trade.The relative dispersion of import sources,the impact of the import structure,and the level of production technology in importing countries caused low concentration of CO2emissions in import trade.Overall,the embodied CO2emissions in the export trade of China are higher than those in import trade.As a result,production-based CO2emissions are higher than consumption-based CO2emissions.The difference of 8.96×108t of CO2,which comes mainly from the US,Japan,Germany,and the United Kingdom,accounts for 58.70%of the total difference.Some suggestions,such as improving energy efficiency,alerting high carbon-intensive industries transfer,expanding the market for sharing risks,and prompting the accounting system of consumption-based CO2emissions,are proposed based on the results.     

基于航次观测和再分析资料的南海海表二氧化碳分压反演及变化机制分析*

海表二氧化碳分压(pCO₂)是指海洋表层水和大气之间的二氧化碳(CO₂)交换处于动态平衡时CO₂的含量, 是描述海-气CO₂交换的一个主要因子。本文利用2008—2014年覆盖南海大部分海域的海表pCO₂观测资料, 结合现场海表温度和海表盐度以及卫星观测的叶绿素a数据, 构建了基于多元线性回归方法的分区域反演模型。模型在水深浅于30m的区域均方根误差为5.3μatm, 其余海区均方根误差为10.8μatm, 与前人基于个别航次的有限区域反演结果的均方根误差相当。利用该模型公式和HYbrid Coordinate Ocean Model(HYCOM)再分析海表温、盐数据及MODIS-Aqua卫星观测的叶绿素a数据进行反演, 得到了时空分辨率为5'×5'的2004—2016年的逐月南海海表pCO₂数据。该数据能较好地反映南海海表pCO₂在海表温度影响下, 春夏高、秋冬低的季节变化特征, 与前人基于航次观测的研究结果相似, 表明反演模型具有较高的可信度。进一步分析发现, 南海及邻近海域平均海表pCO₂具有显著的准十年振荡特征: 2012年附近出现了极小值, 之前表现为降低的趋势, 之后略有升高的趋势。受海表pCO₂的影响, 南海海盆平均海-气CO₂通量在2012年之前出现了显著降低的趋势, 表明南海释放到大气中的CO₂减少, 并在2007年之后的冬季出现了负值(从碳源变为碳汇), 2012年之后变化较为平缓。热带太平洋年代际振荡引起的南海区域海表盐度变化是造成海表pCO₂及海-气CO₂通量准十年变化的主要原因。分区分析的结果表明, 南海北部海表pCO₂变化最为显著, 在南海海表pCO₂的季节和准十年变化中都起到非常重要的作用。     

Reply to Comment on ‘Marine GIS: Identification of mesoscale oceanic thermal fronts’

Geographic information service (GIService) has become popular in the last decade to develop applications for addressing global challenges. Performance is one of the most important criteria to help users select distributed online GIService for developing geospatial applications including natural hazards and emergency responses. However, performance accuracy is limited by the single-location-based evaluation mechanism while service performance is dynamic in space and time between end-users and services. We propose a spatiotemporal performance evaluation mechanism to improve the accuracy. Specially, a cloud and volunteer computing mechanism is proposed to collect performance information of globally distributed GIServices. A global spatiotemporal performance model is designed to integrate spatiotemporal dynamics for better performance evaluation for users from different regions at different times. This model is tested to support GIService selection in global spatial data infrastructures (SDIs). The experiment confirms that the proposed model provides more accurate evaluations for global users and better supports geospatial resource utilizations in SDIs than previous mechanisms. The methodology can be adopted to improve the services of other regional and global distributed operational systems.     

On the major proposals for carbon emission reduction and some related issues

We evaluated and ran simulations for seven proposals for the reduction of global CO2 emissions (e.g.,those of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC),United Nations Development Program,and Organization for Economic Cooperation and Development).All the proposals ignored the fact that the cumulative CO2 emissions per capita for developed countries were 7.54 times those for developing countries in the historical period of 1900-2005.These proposals further deliberately allocate 2006-2050 emission q...     

基于居民出行行为的北京市交通碳排放影响机理

近年来低碳城市逐渐成为众多学科关注的焦点所在,国内外学者从多个角度对其开展一系列的理论与实证研究,但从微观层面深入探讨城市交通碳排放的影响机理的研究相对较为缺乏。利用北京市居民活动日志调查获取的第一手数据,基于居民日常出行行为计算微观层面的城市交通碳排放,并采用结构方程模型深入挖掘居住空间、个体行为以及交通碳排放三者之间的内在关系。结果表明,出行距离、机动出行概率对交通碳排放产生显著的正效应,而出行频率的影响并不显著;同时,出行结构的影响要远远大于出行总量的影响。另外,城市空间结构对城市交通碳排放产生显著影响,单位社区居民的出行行为整体具有“低碳”性质,应从低碳视角对单位社区进行重新审视。     

盐生荒漠生态系统二氧化碳通量的年内、年际变异特征

采用涡度相关法,并结合小气候观测,对荒漠生态系统净二氧化碳通量进行了连续3个生长季的观测（2004—2006年）,并据此分析了荒漠生态系统净二氧化碳通量及其主要成分GPP和Reco的季节和年际间变化特征。结果表明,在生长季尺度上,各个阶段二氧化碳吸收量的大小分别为:生长旺盛期>生长初期>生长末期,这可能与植物叶面积的大小以及光合有效辐射,大气温度等环境要素有关系。在年际尺度上,3个生长季同阶段的二氧化碳吸收量存在明显差异,生长季初期5月,2004年碳吸收最强,2006年次之,2005年最小。对于生长旺盛期,降水量最大的2004年碳吸收能力最强,正午最大值可以达到-0.12 mg·m-2·s-1,2005年次之,最大值达-0.06 mg·m-2·s-1,仅仅是2004年最大值的1/2,2006年最小,正午吸收的最大值为-0.02 mg·m-2·s-1,生长季末期,3个生长季的月均日变化非常相似,其在正午的最大吸收值也没有显著差异,正午最大吸收量为-0.01 mg·m-2·s-1左右,其他时段均在0值附近。即使在降水量相近的两个年份里（2005—2006年）,其NEE的最大值出现时间也不一致,2005年NEE的最大月累计量出现在8月和9月,而2006年则出现在6月和7月,这可能与年内降水量分布格局有关。3个生长季荒漠生态系统均表现为净二氧化碳吸收,其吸收量分别为:-236.18 g·m-2,-63.07 g·m-2和-91.97 g·m-2。年际差异的形成原因是降水差异造成的一年生草本植物数量变化,不利用降水的建群种应该对此没有贡献。     

中国岩溶作用产生的大气CO2碳汇的分区计算

根据中国岩溶碳汇计算的需要,将我国岩溶地区划分为南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区4种类型区,各区的岩溶面积分别为56.48万km2、32.58万km2、55.60万km2和200.1万km2。各区岩溶水的径流模数和岩溶作用强度存在差异,南方岩溶区比其他区的岩溶作用强度明显大得多。以取得的调查监测和统计资料为依据,对4种类型区和中国的岩溶碳汇量进行了重新计算,南方岩溶区、北方岩溶区、青藏高原岩溶区和埋藏岩溶区岩溶碳汇量分别为1909.9万tCO2/a、600.5万tCO2/a、580.1万tCO2/a、608.6万tCO2/a,由此获得中国岩溶碳汇总量为3699.1万tCO2/a。该结果比前人的研究更全面地反映了当前我国岩溶地区碳水钙无机循环产生的大气CO2汇量。      

岩溶洞穴内气候环境因子关系分析——以贵州省织金洞为例

织金洞为旅游洞穴,且洞内竖井以及裂隙较多,洞内封闭环境较差,因此随着洞外大气环境的变化和游客量的波动,存在夏秋两季洞内CO2浓度、湿度均高于冬春两季的现象。2015年1月至2016年1月经对织金洞内CO2浓度、气压、气温、湿度等气候环境数据进行相关性统计分析得出:夏秋两季气温与CO2浓度呈现负相关,相关系数r分别为-0.728 76和-0.656 16,冬春两季则呈正相关,两季CO2浓度与气温的相关系数r分别达0.854 52和0.938 46;洞内气候环境因子除湿度与温度的关系外,各环境因子间在SINE函数基础上拟合度较高,拟合度大部分处于0.6～0.8之间。洞内各气候环境因子的关系,经分析认为可能由于洞内外气流交换状况的季节性变化以及外界大气降水、洞内水量、上覆土壤CO2、游客量、照明设施等因素共同影响所致。      

岩溶生物地球化学研究的进展与问题

在CO2-水-碳酸盐岩活跃的代谢体系中,由于参与岩溶作用过程的二氧化碳来源复杂,因而研究碳酸盐岩环境中二氧化碳在生物介导下所耦联的物质循环过程及其与全球变化的关系成为岩溶生物地球化学学科的主要内容,并使其成为现代岩溶学的重要分支。在分析国内外岩溶学、地球化学、生物学等交叉学科研究成果的基础上,本文简要评述了基于岩溶生物地球化学特性的水土流失与石漠化过程,碳酸盐岩矿物在生物作用下的化学风化、元素释放规律以及控制元素循环的界面过程,碳酸盐岩区土壤－大气界面下的气体循环及其控制因素和过程,碳酸盐岩区有机污染物在环境中的来源、分布规律与降解,微型生物在岩溶水体碳循环过程中的作用等主题的主要研究进展和存在的科学问题。因此,需要以CO2为核心把岩溶环境中不同尺度上生物有机体参与的地球化学过程联系起来,但人们对生物有机体是如何通过协同作用而改变岩溶环境的,还了解得很少。如果能查明碳酸盐岩一土壤一水一生物相互作用产生的功能,岩溶生物地球化学将进一步拓展CO2-水-碳酸盐岩相耦合的岩溶作用过程,并在岩溶资源领域和全球变化领域有广阔的应用前景。因此,岩溶生物地球化学需要多学科的协同研究,特别是加强生物过程与岩溶过程的耦合研究,方能解决岩溶领域存在的生态环境问题。