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文章在分析不同类型的人为土壤形成过程及其特点的基础上研究了人为土壤有机碳含量、分布年龄与同位素组成特征。结果表明,人为土壤中有机碳的含量分布不同于起源土壤或者相应的非人为土壤,主要体现在有机碳含量降低的缓慢和不规则性以及有机碳含量的相对富集。通过计算证明人为土壤的有机碳密度高于相邻土壤或起源土壤。放射性碳测定表明人为土壤中的有机碳年龄较老,说明了有机碳在这些土壤中存在的相对稳定性。土壤有机碳的稳定同位素组成分析表明,土壤中深层的有机碳与现代有机碳来源不同,也表明了土壤中有机碳的稳定存在。文章还分析了人为土壤中有机碳富集和稳定的可能机制,包括物理、化学和生物学机制,认为就有机碳的固定而言,人为土壤是一种具有最佳管理方式的可持续利用的土壤资源 相似文献
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《地球科学进展》2016,(11)
2016年4月签署的"巴黎协定"的目标是到21世纪下半叶全球人为碳排放与生态系统碳汇持平,为了实现这一目标需要精确计量全球不同地区的碳通量,而全球碳同化系统是有效的技术手段。为此,国家科学技术部在"十三五"期间部署的国家重点研发计划"全球变化及应对"专项资助了"基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究"项目。将发展生物圈和大气圈关键参数多源遥感协同反演技术体系、多源卫星与地面观测数据联合碳同化算法,进而建立耦合生态系统模型的高分辨率全球碳同化系统,联合同化多源观测数据,优化生态系统模型关键参数、光合和呼吸碳通量、重点区域人为源碳通量,定量揭示全球陆地生态系统和重点区域人为源碳通量时空格局、生态系统碳源汇驱动机制,为全球变化与应对专项目标的实现和国家决策提供技术与数据支持。 相似文献
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青藏高原草地生态系统碳通量研究进展 总被引：7，自引：3，他引：4
青藏高原拥有我国面积最大的天然草地,区域内生态系统碳通量的长期定位观测研究具有重要意义.在总结生态系统碳通量主要研究方法基础上,对青藏高原不同植被类型碳循环的源、汇效应、时空变化及其与影响因子关系等研究领域所取得的重要进展进行了综合评述.现有研究表明,不同植被类型间CO2通量的季节变化、年际变化、交换量和碳源汇特征等存在明显差异,光合有效辐射、温度、降水、土壤水分和叶面积指数等是影响碳通量变化的主要驱动因子.最后,结合当前青藏高原地区生态系统碳通量研究的现实与需要,探讨了通量观测所面临的主要科学问题及解决途径.未来对青藏高原碳循环关键过程的研究工作还需要多尺度、长期生态实验和CO2通量观测数据支持,同时以此为基础发展新的数据处理、分析和跨尺度机理模拟方法,建立青藏高原生态系统碳循环模型. 相似文献
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钙离子是海洋11种常量离子之一,与钠、钾等离子的保守性不同,钙离子在海洋中的分布表现出微小但系统的变化。钙离子的变化往往与海洋碳酸钙的形成和溶解过程有关,所以,钙离子可直接指示海洋碳酸钙通量（深层海洋碳通量的主要组成部分）。同时,碳酸钙沉淀或溶解又会改变总碱度和溶解无机碳,通过钙离子变化也能间接探讨海洋碳酸盐系统和海洋吸收CO2的能力。介绍了以碳酸钙溶解形成超额钙为主的海洋钙离子多种非保守行为及其控制过程,讨论这些过程对海水组成和海洋碳酸盐系统的影响,探讨未来海洋酸化条件下钙离子可能的变化及其潜在的效应,最后展望在南海开展钙离子精细行为的研究意义。
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在当前全球变化背景下,青藏高原冰川急剧退缩严重影响着东亚地区水资源.为了有效地规划水资源,需要对高原气候变化及其机制有深入的理解.尽管在青藏高原及周边地区有大量的古气候记录,但是目前对高原气候的时空变化及其机制仍缺乏深入一致的认识.青藏高原冰川、树轮和石笋记录可以提供过去气候变化的框架,但是这些记录的分布局限于一些特定的地理区域.青藏高原上广泛分布的湖泊沉积物是研究高原气候的时空变化及其机制的优良介质.湖泊沉积物岩芯的年龄控制主要依赖于放射性碳同位素定年,但大多数高原湖泊具有碳库效应,为建立沉积岩芯年代控制需要进行碳库年龄校正所带来的年龄误差目前未有深入研究,这在某种程度上制约了利用湖泊沉积物记录研究高原气候时空变化及其机制.本文比较了目前确定高原湖泊碳库年龄的方法并提出建议采用的方法,汇总目前己发表的高原湖泊碳库年龄,讨论湖泊现代碳库年龄的空间分布及其影响因素,讨论湖泊碳库过去变化及其可能造成的岩芯年代控制误差;以青海湖和班公错两个高原湖泊已发表的记录为例讨论过去碳库年龄变化可能造成对记录完全不同的解释;还讨论了由碳库效应校正而带来的湖泊沉积物岩芯年龄控制误差对青藏高原湖泊记录的末次盛冰期终止年代的空间分布及其对变化机制解释的影响.如果考虑碳库效应的过去变化,目前所观测到的高原气候时空变化及其机制需要重新解释.因此,为了更好地理解青藏高原气候时空变化及其机制,我们需要更多有良好定年、高分辨率和定量化的湖泊记录,本文也建议在解释目前湖泊记录时需要应对年龄控制极大重视. 相似文献
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全球变化科学中的碳循环研究进展与趋向 总被引：34，自引：4，他引：34
全球碳循环研究是全球变化科学中的研究重点之一,在过去的研究中已取得了长足的发展,但对碳源和汇的定量研究还是今后需要进一步加强的工作。综述了近年来全球碳库储量研究的主要进展,分析了岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制,针对与全球升温事件密切相关的人为碳排放问题专门作了论述,并结合最新的研究成果,对"未知汇"问题的新的研究方向作了阐述。碳循环研究已经进入一个新的发展时期,国际科学组织与各国政府对碳循环研究的关注与投入正逐步增加,但其关注的内容并不一致。分别以地球系统科学联盟的全球碳计划和美国的北美碳计划为例,介绍了国际碳循环研究的重点与趋势。最后提出了今后全球碳循环研究需要关注的一些领域：陆地碳循环机理与源汇定量研究;海洋大尺度碳循环及其机理研究;人类社会在碳循环中的作用研究等。 相似文献
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海洋碳循环模式的研究进展 总被引：8，自引：0，他引：8
从最简单的三箱模式开始简要回顾了海洋碳循环模式的发展历史，讨论了不同发展时期各种模式的特点，并指出了海洋吸收大气CO2的能力。近年来全球海洋环流碳循环模式经常使用简单生化过程，而在过程模式和一维模式中较详尽探讨生态系统在海洋碳循环的作用。最新的全球环流碳循模式估计海洋在20世纪80年代每年吸收大气CO2为1.5~2.2 GtC。还讨论了模拟海洋碳循环的现状和存在的问题。使用含显式生态系统的碳循环模式是研究CO2生物地球循环及其对全球变化响应的发展趋势。 相似文献
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全球碳循环与中国百年气候变化 总被引：5，自引：2，他引：3
文章总结近百年来中国气候变化的特点、人类活动对碳循环的影响以及温室气体气候效应的模式研究结果.近百年来,中国年平均温度呈上升趋势,但温度变化具地区性和季节性特征.近50年观测到的冬季增温最为明显,长江中下游地区夏季地区还出现了降温.人类活动被认为是导致全球变暖的重要原因.大气CO2浓度从工业化前的约280ppm增加到了2008年的385.2ppm[1].20世纪90年代期间,全球碳源为8.0GtC/a(1Gt=10亿吨),包括化石燃料燃烧产生的碳(6.4±0.4GtC/a)和土地利用变化产生的碳1.6[0.5～2.7]GtC/a.同时大气中增加的碳为 3.2±0.1GtC/a和海洋吸收的碳为 2.2±0.4GtC/a[2].碳源比碳汇高出2.6[0.9～4.3]GtC/a,这部分目前学术界还不能解释的碳汇被称为"碳失汇"[2].北半球陆地生态系统是寻找"碳失汇"的重要方向.目前多数气候模式能够成功再现全球平均气温在过去百年的实际演变.就全球年平均温度在 1880～1999年的变化而言,在自然因子和人为因子的共同强迫作用下,参加IPCC AR4的19个耦合模式集合模拟的变暖趋势为0.67℃/100a,非常接近观测的0.53℃/100a[3]. 多模式集合的结果与观测序列的相关系数可以达到0.87[3],这种高相关系数主要来自20世纪的变暖趋势.19个耦合模式模拟中国平均气温演变的能力较之模拟全球平均情况要差,与实际观测值之间的相关系数为0.55[4].这表明对区域尺度的气候变化而言,其情况要比全球平均情况复杂的多,特别是中国地区存在的高浓度气溶胶,能在很大程度上影响中国区域的气候变化.由于气候变化同时受地球系统的自然变率和人为因子的影响,更进一步了解全球碳循环对中国近百年气候变化的影响还依赖于地球气候系统模式对各种自然和人为气候强迫的模拟准确性,特别需要结合观测和模拟减小陆地生态系统碳源汇的不确定性. 相似文献
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南北极海区碳循环与全球变化研究 总被引：14，自引：1，他引：14
南北极是全球变化研究领域中十分重要的地区 ,也是世界大洋对全球变化反馈的一个重要窗口。文章论述了南北极海区碳循环研究的国内外研究动态 ,阐述了目前南大洋及北冰洋的生产力水平及碳收支平衡状态 ,讨论需要进一步研究的一些存在问题以及将来的发展方向。目前的研究表明 ,北极的生产力比历史上所认为的要高 ,在全球变化的作用下 ,其将成为越来越重要的碳汇区 ;南大洋主控着人为源CO2 的海气交换通量 ,而生产力所受到的限制也影响着其吸收CO2 的潜力。目前制约着对两极碳循环进一步认识所缺乏的资料包括 :极区碳汇的时空变异、南大洋的Fe限制及Fe假说、紫外增强对极区碳循环可能产生的影响等。今后研究的重点将集中在全球变化对两极碳循环的影响及其反馈 ,碳循环的机制及其动力学过程 ,以及通过碳循环人为干预全球变化的可行性。近年来 ,中国也十分重视极区碳循环的研究 ,取得了许多积极的成果。我们的研究结果表明 ,在 80°E～ 80°W之间 ,南大洋基本上是大气CO2 的汇 ,其中在 45°W～ 30°W及 10°W～ 10°E之间 ,是CO2 的强汇区。北冰洋的一些海区也表现为很强的碳汇区。计算得出 ,楚科奇海及其附近海区 7月到 9月CO2 吸收通量为 0 13g/ (m2 ·d) (碳 )。南大洋夏季CO2 吸收通量为 0 1g/ (m2 · 相似文献
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根据对六景泥盆系碳酸盐岩碳同位素组成的系统分析表明：从落霍柯夫期到布拉格期海洋中的δ~１３Ｃ是逐渐变重，埃姆斯期明显变轻．艾菲尔期又开始变重，特别是基维特期有较明显的正向偏移，并继续向上变重，至弗拉斯期与法门期之交达到最大，尔后逐渐变轻，反映了泥盆纪海洋碳同位素组成的演变趋势．这和泥盆纪（二级）海平面的变化趋势是基本一致的，反映海洋碳同位素组成与海平面变化及相关的气候和海洋、大气中ＣＯ_２含量的成因联系。弗拉斯阶－法门阶界线附近δ~１３Ｃ的变化型式表明其间发生的生物绝灭事件是海平面升降和缺氧环境的周期性扩展等因素的累积效应的结果． 相似文献
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The recent theoretical studies on the formation and evolution of the atmosphere and oceans of the Earth are reviewed. Impact degassing during accretion of the Earth would probably generate an impact-induced steam atmosphere on the proto-Earth. At the end of accretion, the steam atmosphere became unstable and condensed to form the proto-ocean with almost the present mass of ocean. The steam atmosphere would have thus evolved to the proto-CO2 atmosphere during the earliest history of the Earth because CO in the proto-atmosphere may be photochemically converted to CO2. However, CO2 in the proto-atmosphere has decreased with time through the global carbon cycle which may have stabilized the terrestrial environment against an increase in the solar luminosity. The continental growth during Hadean and Archean would therefore have a significant influence on the carbon cycle and the surface temperature. It is also suggested that the continental growth is a necessary condition for the terrestrial environment to evolve to the present state. Both the impact degassing and the subsequent continuous degassing are suggested to have played a major role in the formation and evolution of the atmosphere and ocean. In particular, most of N2 may have been produced by the impact degassing during accretion, and the contribution of the subsequent continuous degassing is at most 10% for N2. As a consequence, after the CO2 level decreased to less than 1 bar, the atmosphere may have been at about 1 bar and composed mainly of N2 for most of the subsequent history of the Earth. 相似文献
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Reconstructing Aragonite Saturation State Based on an Empirical Relationship for Northern California
Catherine V. Davis Tessa M. Hill John L. Largier Brian Gaylord Jaime Jahncke 《Estuaries and Coasts》2018,41(7):2056-2069
Ocean acidification is a global phenomenon with highly regional spatial and temporal patterns. In order to address the challenges of future ocean acidification at a regional scale, it is necessary to increase the resolution of spatial and temporal monitoring of the inorganic carbon system beyond what is currently available. One approach is to develop empirical regional models that enable aragonite saturation state to be estimated from existing hydrographic measurements, for which greater spatial coverage and longer time series exist in addition to higher spatial and temporal resolution. We present such a relationship for aragonite saturation state for waters off Northern California based on in situ bottle sampling and instrumental measurements of temperature, salinity, and dissolved oxygen. Application of this relationship to existing datasets (5 to 200 m depth) demonstrates both seasonal and interannual variability in aragonite saturation state. We document a deeper aragonite saturation horizon and higher near surface aragonite saturation state in the summers of 2014 and 2015 (compared with 2010–2013), associated with anomalous warm conditions and decadal scale oscillations. Application of this model to time series data reiterates the direct association between low aragonite saturation state and upwelled waters and highlights the extent to which benthic communities on the Northern California shelf are already exposed to aragonite undersaturated waters. 相似文献
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Nie Hongtao Wang Rui Zhao Wei Luo Xiaofan Qi Di Lu Youyu Zhang Yuanhui Wei Hao 《地球科学进展》2017,32(10):1084-1092
Challenged by the enormous pressure to reduce the global carbon emission, it is expected that the Arctic Ocean could absorb additional atmospheric CO2 with the retreating of sea-ice. The Chukchi Sea and adjacent waters, characterized by the highest carbon fixation in the global ocean and large carbon flux into the deep-ocean for sequestration, make substantial contributions to carbon cycling in the entire Arctic Ocean. Understanding the response mechanism of carbon cycling in this region to the rapidly changing environment is the foundation for the prediction of carbon sink in the Arctic Ocean. However, the response of carbon absorption and storage to climate change is still controversial, and the main controlling factors of the carbon cycle process remain unclear.Thus, to establish high-resolution coupled ocean-ice-carbon models can explore the influence of sea ice retreat on atmospheric CO2 and the vertical sinking carbon fluxes in Chukchi Sea, estimate the effectiveness of growing inflow and slope upwelling on carbon sink/source patterns, discuss the response of deep-ocean carbon sequestration to the changing environment, and evaluate the effectiveness of continental shelf pump in the Chukchi Sea as well as its role in the global carbon sink. Based on the challenge for the research of the Chukchi Sea carbon cycle research with rapidly changing climate, the basic ideas of establishing Arctic Ocean carbon cycling model as well as its key scientific issues to be resolved were proposed. 相似文献
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Response and Feedback of Marine Carbon Sink to Climate Change 总被引：1，自引：0，他引：1
The response and feedback of ocean carbon sequestration to climate changes is a international hot topic and requires large spatial/temporal scale, collaborative and multi-disciplinary research. In the first conference of GRC Ocean biogeochemistry, scientists focus on three biologically-driven ocean carbon pumps (Biological Pump, BP; Microbial Carbon Pump, MCP; Carbonate Counter Pump, CCP) and their environmental and climate consequences. As a sister meeting in China, we organized the session to show the efforts and progress of ocean carbon sequestration of Chinese scientists. The microbial ecological processes of phytoplankton, bacteria, archaea and viruses and interactions between them were highlighted in the session. Use coral reefs in the South China Sea as an example, the presenters and the participants come to an agreement that interdisciplinary collaborations are needed to ensure a comprehensive understanding of the interactions between microbes and their geochemical environment and the consequences of microbial processing of carbon on outgassing of CO2 and carbon sequestration. The session also have presentations focusing on paleo-environmental reconstruction for carbon sinks as well as their paleo-ecological effects in ancient oceans with time spanning from the 1.8~0.8 Ga Proterozoic to the 2.5 Ma Quaternary. These talks provide specific geological cases for the oceanic carbon sink research and convey the emerging geological view of paleooceanic carbon sinks to the research community of modern ocean carbon sinks. As a summary, the discussion in this session of biological pump, microbial carbon pump and carbonate counter pump shows the latest research progress and future development trend in this field. 相似文献
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目前约25%化石燃料来源的CO2被海洋吸收,缓解了人类活动对气候变化的影响。海洋通过多个概念的碳泵将大气中的CO2输送到深海。深海高压和低温的特点有利于CO2溶解,目前已经储存了相当于大气含量50倍的无机碳,另外,深海沉积物中还储存有大量甲烷水合物。认识深海中的碳循环过程,对于保护海洋固碳能力、开发固碳潜力有重要意义。总结了国内外在海洋碳库、碳输送研究方面的进展,重点讨论了深海C元素转化循环的过程以及高压对生命活动的影响。微生物驱动了深海碳循环,大部分浮游植物所包含的有机碳在沉降过程中被微生物矿化成CO2以及转化为难降解的有机碳,使深海成为巨大的、长周转时间的有机碳库; 高压能提高古菌甲烷厌氧氧化的活性,提升屏蔽海底甲烷释放的能力,同时,高压下氧化甲烷的过程中不仅产生碳酸氢盐,还产生可支持异养生物的乙酸,因此,全球甲烷厌氧氧化的通量可能被低估; 高压下细胞代谢额外产生的氨,可作为氨氧化古菌固定无机碳的潜在能量来源。总之,研究现在以及未来的人类活动对深海碳循环过程的影响以及环境效应,评估应用深海作为地球工程技术平台封存CO2的可能性,都迫切需要加深对碳循环在内的深海元素循环的认识。 相似文献
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USGCRP碳循环研究的最新动向 总被引：5，自引：0，他引：5
碳循环研究是国际全球变化研究的热点之一。根据美国全球变化研究委员会提出的“美国全球变化研究计划”(USGCRP),详细介绍了美国碳循环研究的目标、重点研究计划和行动。USGCRP碳循环研究的主要目标是提供碳源和碳汇的综合评价,其重点在于确定北美洲陆地碳汇的数量、位置和成因,通过设立集成观测、过程研究和建模研究的项目来减少其中的不确定性,并提供北美洲陆地碳汇及其变化的更精确估计。USGCRP将从大气、海洋、陆地和人类因素方面结合适当的研究方法,提供多样化的碳循环时空信息,而且提供必要的北美洲陆地碳汇状态的详细描述。在基本反映美国碳循环研究最新趋势的同时,提出了中国碳循环研究应注意的方向。 相似文献
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焦石坝地区五峰组-龙马溪组页岩富集有大量的天然气,但针对页岩气地球化学特征研究还较薄弱,其蕴含的地质意义不甚明确.通过页岩气组分及其碳同位素特征和页岩干酪根的碳同位素特征分析,讨论了页岩气的来源、成因类型和完全倒转的碳同位素分布特征.五峰组-龙马溪组页岩具有很好的生烃能力、有机质丰度与含气量的关系有明显的正相关性、甲烷与干酪根相似的碳同位素特征、地层的超压特征等,综合表明研究区天然气应为页岩自生自储的页岩气;页岩气的甲烷含量均超过98%,其碳同位素平均为-29.93‰,反映了成熟度已经达到过成熟干气阶段;相对稳定的ln（C1/C2）和快速增大的ln（C2/C3）揭示其成因主要为二次裂解气;页岩气碳同位素完全倒转的分布特征主要受到在相对封闭环境中的原油裂解生气作用的影响,其完全倒转的碳同位素分布特征也反映了研究区良好的页岩气保存、富集条件. 相似文献
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The Southern Ocean is a strong sink for atmospheric CO2, making it especially vulnerable to ocean acidification (OA). The aragonite saturation state (Ωarg) of seawater has been used as an index for the estimation of OA, which plays a critical role in evaluating the living environment of marine calcified organisms. However, it is very difficult to perform the studies of OA and Ωarg in the Southern Ocean due to its harsh climate. Therefore, in order to better understand the OA and its further influences, the advances of Ωarg studies were summarized in the oceans surrounding the Antarctica. Significant spatial and temporal variations of surface seawater Ωarg are demonstrated in the Southern Ocean. In general, the surface seawater Ωarg shows a lower value in the off-shore areas than in the open oceans. And, Ωarg also exhibits a strong seasonal cycle with a higher value in summer than in winter. The distributions of Ωarg in vertical water column generally present a declining tendency from surface to bottom. In addition, the shoaling of Ωarg horizon at high latitude could be attributed to the ventilation and upwelling of deep waters in the Southern Ocean. There are many factors that could impact the Ωarg in the Southern Ocean, including sea ice melting, sea-air CO2 exchange, biological activities and hydrological processes, etc. Finally, the future changes and key scientific problems of OA in the Southern Ocean are proposed. 相似文献