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长江三角洲地区净生态系统二氧化碳通量及浓度的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
净生态系统碳通量(NEE)的计算对于准确模拟区域碳通量和大气CO2浓度的时空变化至关重要。本文利用中尺度大气-温室气体耦合模式WRF-GHG(Weather Research and Forecasting Model with Greenhouse Gases Module),对2010年7月28日至2010年8月2日期间影响长江三角洲地区大气CO2浓度及时空分布的各种过程进行了详尽模拟。结果表明,植被光合呼吸模型(VPRM)能模拟不同植被下垫面NEE的日变化;WRF-GHG模拟的大气CO2浓度日变化与观测相吻合,但低估了大气CO2浓度5~15 ppm(ppm表示10-6),这可能与人为排放源的低估、VPRM参数的不确定性以及气象场模拟的不准确性有关。太湖和植被覆盖较好的地区如浙江北部山区是该地区的主要碳汇,而城市为CO2的主要排放源。太湖和陆地生态系统对区域内碳循环起到一定的调节作用,减缓区域大气CO2浓度的升高。此外,局地气象条件如湖陆风对太湖周边地区大气CO2浓度有显著影响。 相似文献
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利用北京325 m气象塔上安装的7层CO2涡动相关系统在2014年12月到2015年11月的观测资料,分析了北京城区不同高度上CO2浓度、通量时空分布及湍流谱的特征。结果表明:城市CO2浓度日变化除了冬季都呈现双峰型,冬季由于人为碳源排放的大幅增加,双峰型不明显。每层的CO2浓度、通量都有明显的季节变化:冬季最高,春末、夏季最低。CO2浓度整体随高度的增加而降低。北京城区是CO2源,CO2通量的日变化不如CO2浓度日变化规律明显。CO2通量在47 m以下为负,47 m以上为正。通量在140 m以下随高度的增加而增加;140m以上随高度的增加而减少。根据对CO2时空分布的分析可知:边界层CO2浓度、通量强烈受到碳源、下垫面植被、大气稳定度、环境温度和天气过程等因素的影响。各变量谱与Kaimal等的研究结果接近:归一化速度谱和CO2谱在惯性子区有－2/3的斜率,在低频区与稳定度参数（Z/L）有一定的关系。这说明复杂地形的城市下垫面的湍流谱结构与平坦地形相比没有太大的实质性差异。 相似文献
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利用国家自然科学基金重大项目“长江三角洲低层大气物理化学过程与生态系统的相互作用”野外观测资料，将1999年常熟稻田水稻四个不同生长期（插秧、拔节、抽穗和成熟）的太阳辐射、水汽压、气温和水平风速及降水作为简化生物圈（SiB2）模式的5个强迫变量，在合理设计模式参数的前提下，分别模拟了上述四个阶段的能量收支、CO2通量。模拟结果表明:在水稻不同生长阶段的感热、潜热和下垫面热通量占净辐射的比例不同；CO2通量的模拟结果与1996年国际稻田试验结果相似。该研究为利用自动气象站网的资料估计各站能量收支、CO2通量、土壤水分平衡、以及土壤温度廓线提供了新证据。 相似文献
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全球CO2浓度增加造成的全球变暖已成为人类亟需解决的问题,陆地生态系统在过去几十年一直扮演着重要的碳汇角色,吸收了30％左右的人类活动排放CO2。本文调研分析了陆地生态系统固碳速率空间估算方法,包括样地调查、通量监测、模型模拟、遥感估算等,梳理了各种估算方法的研究现状与进展。样地调查、通量观测等方法可以提供点尺度的固碳速率直接测量信息,但存在观测样本有限、空间代表性不足等问题。模型模拟方法可以从机理的角度描述陆地碳、水、能量循环,模拟预测陆地生态系统固碳速率的状态和变化。然而,在模型建立过程中,抽象和简化会引入结构与假设的不确定性,以及模型驱动数据引入的不确定性等问题是碳循环模型模拟方法面临的重大挑战。卫星遥感具有全球覆盖、分辨率精细、时间序列观测等优点,结合机器学习方法,为地球大数据驱动的全球碳源汇估算提供了新的研究范式。但是,当前各种固碳速率的监测方法还没有满足高度时空异质性的陆地生态系统固碳量监测需求,未来需要整合地面观测、模型模拟和卫星遥感等多种技术手段,提供区域和全球尺度的陆地生态系统碳汇精确估算方法体系和科学数据产品。 相似文献
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利用上海郊区奉贤的涡动相关通量观测资料,对2015年9月至2016年8月二氧化碳(CO2)通量的时空分布特征、年总排放量进行了分析。结果表明,上海奉贤春、夏、秋季的9—14时CO2通量几乎全为负值,冬季CO2通量则全天均为正值。奉贤CO2通量没有明显的周末效应。植物光合作用是影响奉贤CO2通量时间变化特征的主要因素。各方向CO2通量大小与其周边下垫面情况密切相关,受植被覆盖影响,绝大部分方向的夏季白天CO2通量明显低于其他季节。奉贤CO2年总排放量为3.83 kg·m-2,明显小于植被覆盖率较低的东京、墨尔本和北京的郊区,也明显小于上海的中心城区。 相似文献
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利用2001年6月10日~7月20日在安徽省全椒县稻田和2002年6月10日~7月20日在肥西县农作物混作区观测的近地层CO2和能量通量资料，对农作物混作区和稻田CO2通量特征进行了比较。结果表明:平均情况下，观测期内稻田白天(夜间)吸收(放出) CO2为55.16 g·m-2(14.19 g·m-2)；农作物混作区白天(夜间)吸收(放出) C02为22.67 g·m”(12.40 g·m-2)；稻田白天吸收的CO2通量随水稻生长而逐渐增加，夜间放出的CO2在拔节期最高；农作物混作区CO2通量在整个观测期并没有显著改变；稻田和农作物混作区均为大气CO2的汇。对CO2通量与光合有效辐射的关系分析表明:白天稻田吸收的CO2通量与到达地面的光合有效辐射存在着显著的负相关关系。文中结果为数值模拟稻田与近地层大气CO2交换提供了重要依据。 相似文献
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CMIP5模式对未来升温情景下全球陆地生态系统净初级生产力变化的预估 总被引：1，自引：0，他引：1
针对《巴黎协定》提出的温控目标,利用耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）模式在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的模拟结果,初步分析了全球升温情景下陆地生态系统净初级生产力（NPP）相对于参考时段（1986—2005年）的变化,重点分析了1.5℃和2℃升温时NPP相对于参考时段的变化量,并探讨了大气CO2浓度、气温、降水和辐射的变化及其对NPP变化的影响。CMIP5基于各典型浓度路径模拟的全球陆地生态系统NPP均呈增加趋势,且NPP增加量与升温幅度成正比。在相同的升温幅度下,基于各典型浓度路径模拟的各环境因子和NPP的变化量较为一致。陆地生态系统NPP总量增加主要由大气CO2浓度上升驱动,其他环境因子的影响相对较弱。中国东南部、非洲中部、美国东南部和亚马孙雨林西部地区NPP增加最明显。NPP变化量的空间格局主要由大气CO2浓度增加和升温控制,降水和辐射的影响相对较小。具体而言,大气CO2浓度上升对中低纬度的NPP变化贡献最大,对北方高纬度地区NPP变化贡献较小。温度上升有利于促进北方高纬度地区和青藏高原地区NPP,但对中低纬度地区的NPP有较强的抑制作用。鉴于既有典型浓度路径和地球系统模型的限制,本文对未来升温情景下陆地生态系统NPP的预估仍存在较大的不确定性,需要在未来的研究中进一步改进。 相似文献
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利用2008年辽宁锦州农田生态系统野外观测站涡动相关系统通量观测资料,分析了玉米农田生态系统生长季(5-10月)及非生长季CO2通量动态变化。结果表明：玉米农田生态系统的非生长季日动态趋势不明显;生长季日动态明显,呈明显的U型曲线,CO2通量最大值出现在12:00时,为-1.19 mg·m-2·s-1;不同物候期的日动态也呈现U型曲线,各发育期CO2通量日最大值范围为0.07～-0.23 mg·m-2·s-1;玉米农田生长季生态系统净CO2交换日累积（NEE）为-652.8 g·m-2,非生长季NEE499.8 g·m-2,2008年碳收支-153.0 g·m-2,表现为碳汇。 相似文献
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利用位于上海中心城区徐家汇站的涡动相关湍流通量资料,对该区域2012年12月至2013年11月二氧化碳（CO2）通量的时间变化、空间分布特征、年总排放量进行分析。结果表明：中心城区徐家汇为CO2通量的源区,CO2通量的日变化呈现与交通流量相对应的双峰现象,冬季的通量值普遍小于其他季节,尤其在早高峰时段更为明显。节假日CO2通量的早高峰效应并不明显,其峰值明显低于工作日,且有滞后的趋势。各方向CO2通量大小与其周边下垫面情况密切相关,夏季白天在商业建筑密集区和主要道路处,CO2通量明显高于其他季节。上海中心城区CO2通量的年总排放量为44.5 kg/（m2·a）,高于国内外其他城市的市中心或高密度住宅区的数值,这主要和观测时段相对偏晚、植被覆盖率偏低、周边高层建筑和主干道偏多有关。 相似文献
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农田生态系统是受人为活动强烈控制和干扰的系统,对其碳源/汇的评价是全球碳循环研究的热点.首先概括了以涡度相关法为手段的中国农田生态系统碳通量的研究进展,重点总结了中国农田生态系统碳通量的时间变化、驱动机制和模型模拟等方面的研究成果,并在此基础上对今后中国农田生态系统碳通量研究提出了建议,认为长期观测与研究、多因子协同作用、模型开发与尺度推绎、数据质量监控和评价是今后研究的重点方向. 相似文献
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使用维多利亚大学的地球系统模式进行模拟,选取1800-2500年间较高的CO2浓度情景（RCP8.5）,分析由于CO2增加引起的气候变化对海洋碳循环的影响。当气候敏感度为3.0 K时,相对于无气候变化,到2100年,由于大气CO2增加造成的气候变化导致海表面温度升高2.7 K,北大西洋深水流量减少4.5 Sv,海洋对人为碳的年吸收减少0.8 Pg C;比较人为溶解无机碳在海洋中的垂直累积分布,发现气候变化对海洋吸收大气CO2的影响在北大西洋区域最明显。1800-2500年,相对于不考虑气候变化的情景,模式模拟的气候变化导致整个海洋对人为碳的累积吸收总量减少23.1%,其中北大西洋减少32.0%。此外,比较不同气候敏感度（0～4.5 K,间隔为0.5 K）的模拟结果发现,气候敏感度越高,气候变化对海洋吸收CO2能力的抑制作用越明显。 相似文献
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CHEN Zhao-Hui 《大气和海洋科学快报》2011,4(2):70-74
The seasonal cycle of atmospheric CO2 at surface observation stations in the northern hemisphere is driven primarily by net ecosystem production (NEP) fluxes from terrestrial ecosystems. In addition to NEP from terrestrial ecosystems, surface fluxes from fossil fuel combustion and ocean exchange also contribute to the seasonal cycle of atmospheric CO2. Here the authors use the Goddard Earth Observing System-Chemistry (GEOS-Chem) model (version 8-02-01), with modifications, to assess the impact of these fluxes on the seasonal cycle of atmospheric CO2 in 2005. Modifications include monthly fossil and ocean emission inventories. CO2 simulations with monthly varying and annual emission inventories were carried out separately. The sources and sinks of monthly averaged net surface flux are different from those of annual emission inventories for every month. Results indicate that changes in monthly averaged net surface flux have a greater impact on the average concentration of atmospheric CO2 in the northern hemisphere than on the average concentration for latitudes 30-90°S in July. The concentration values differ little between both emission inventories over the latitudinal range from the equator to 30°S in January and July. The accumulated impacts of the monthly averaged fossil and ocean emissions contribute to an increase of the total global monthly average of CO2 from May to December.An apparent discrepancy for global average CO2 concentration between model results and observation was because the observation stations were not sufficiently representative. More accurate values for monthly varying net surface flux will be necessary in future to run the CO2 simulation. 相似文献
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甲烷（CH4）是辐射强迫仅次于二氧化碳（CO2）的重要温室气体,减少CH4排放是控制全球增温,实现碳中和目标的必要手段。面对碳中和战略需求,快速定位排放源并定量监测CH4排放量,准确估算全球和区域CH4源汇分布,对减排措施的制定、实施和评价均具有重要的现实意义。此外,结合长期CH4观测数据和气候系统模型探索大气CH4浓度变化规律,是预测和积极应对气候变化的前提。IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版正式提出了利用“自上而下”方法计算通量、核验排放清单的方法,表明获取全球范围内的高精度高时空分辨率CH4观测数据势在必行。为了实现碳中和目标,本文首先从大气CH4研究需解决的几个关键科学问题入手,分析了CH4的星载探测需求,总结了CH4星载探测的现状和发展趋势,并简要介绍了中国第二代碳卫星的设计思路。同时,星载CH4探测还依赖于高精度的反演算法提供可靠的数据产品,以实现监测和实际应用的目的。因此,本文进一步阐述了卫星遥感CH4反演算法及相应数据产品在排放量监测和通量反演中的应用,论述了提升反演算法计算效率和精度,开发甲烷烟羽快速识别算法和建立通量反演算法的必要性。最后,本文从探测、数据获取和应用的角度进行总结,表明了CH4卫星观测在碳中和目标实践中的科学应用潜能。 相似文献
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卫星短波红外CO2遥感获得大气低层CO2浓度信息,已成为目前国际热点研究领域。结合气候变化及碳源、汇观测需求,利用高精度大气辐射传输模式研究了高光谱分辨率、高精度CO2探测目标的可实现性。针对高光谱CO2探测器光栅分光、阵列探测器特点,分析了光谱分辨率、光谱采样率等关键技术指标对CO2探测的可能影响;基于辐射敏感度因子分析了不同探测精度要求下的信噪比需求。结果表明:高光谱CO2探测器首先应具有足够高的光谱分辨率,以便从太阳反射连续谱段中分辨出CO2吸收线;为保证CO2光谱的准确性,光谱仪所用探测器面元应该保证光谱采样率大于2;尽管探测边界层内CO2浓度1%变化所要求的信噪比难以达到,但探测整层大气CO2浓度1%的变化所需要的信噪比是可以实现的。 相似文献
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基于GOSAT反演的中国地区二氧化碳浓度时空分布研究 总被引：1，自引：0，他引：1
卫星遥感监测大气二氧化碳柱平均干空气体积混合比(XCO2)是实现碳源汇全球监测的最有效手段,本文对国际上4种应用GOSAT卫星观测的短波红外反演算法进行了介绍和结果分析。首先对于4种反演产品的有效数据量的分析表明:现有单一反演产品还不足以支撑XCO2时空分布研究。其次利用集合平均方法,综合使用4种反演产品研究了2010年中国地区XCO2时空分布特征,结果表明:XCO2呈现显著的地理分布和季节变化,不同地区季节变化趋势基本一致,均在春季达到最高值、夏季达到最低值,多数地区全年高于380 ppm (×10-6);在地理分布上,东部和西部地区存在较明显的差异,东部地区人口密集、工农业生产等人为活动旺盛,周边多被森林和草地覆盖,碳源汇强度大,因此XCO2季节变化幅度较大,全年约8 ppm;中、西部地区受人类活动影响较少,植被覆盖稀疏,XCO2全年变化仅5 ppm。 相似文献
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模式所需要的参数被合理地设置之后, 根据GAME/ Tibet (GEWEX亚洲季风试验/青藏高原试验) 那曲近地层观测站的资料, 将大气强迫变量代入SiB2(Simple Biosphere model version2), 文章模拟了该观测站地表能量收支。结果表明:SiB2能够较好地模拟青藏高原的能量收支情况, 净辐射、潜热通量和土壤热通量的模拟值和观测值吻合, 它们的相对误差分别为8% (低估)、6% (低估) 和3 %(低估)。同时, SiB2高估感热通量达40%。文章还给出了能量各分量的详细比较分析。 相似文献
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曹龙 《气候变化研究进展》2021,17(6):664-670
IPCC AR6报告中控温1.5℃和2℃的低排放情景需要在21世纪中叶以后实现净负CO2排放,这需要在很大程度上依赖CO2移除措施。AR6对CO2移除的主要评估结论如下：CO2移除有潜力从大气中去除CO2（高信度);如果CO2移除量超过CO2排放量,将实现净负CO2排放,降低大气CO2浓度,减缓海洋酸化（高信度);通过CO2移除方法从大气中去除的CO2会部分被海洋和陆地释放的CO2抵消（非常高信度);如果净负CO2排放可以实现并且持续,CO2引起的全球升温趋势将会逐渐扭转,但是气候系统的其他变化（例如海平面升高）仍会在未来的几十年到千年尺度上持续（高信度);不同CO2移除方法会对生物化学循环和气候产生广泛的影响,这些影响会加强或减弱CO2移除的降温潜力,并且影响水资源、食物生产和生物多样性（高信度）。 相似文献
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SiB2和SiB3对高寒草甸和茶树地表能量通量模拟的比较 总被引：1，自引：1，他引：0
运用简单生物圈模式第2版(SiB2)和第3版(SiB3),分别模拟青藏高原两个观测站(那曲、安多)和长江三角洲苏州东山观测站的近地面能量收支,并与相应观测数据进行比较研究,分析SiB2、SiB3模拟结果和观测资料产生差异的原因,以此来认识上述地区地表能量收支特点。结果表明,SiB2和SiB3模拟的近地面能量通量与观测数据有较好的一致性。对感热通量,那曲和安多站SiB3比SiB2模拟的结果更接近观测资料,但苏州站SiB2模拟的结果与观测资料更吻合;对潜热通量,SiB3比SiB2模拟的日变化与观测资料更一致,SiB3的模拟结果与观测资料(除苏州站外)相关系数都在0.8以上;对地表土壤热通量,SiB2和SiB3模拟结果与观测数据相关系数都在0.8以上;对净辐射通量,SiB2和SiB3模拟结果与观测资料相关系数接近1.0。与SiB2相比,SiB3引用通用陆面模式的土壤描述并增加对冠层空间层温度、湿度和痕量气体的预报,使其能够改善潜热通量和土壤热通量的模拟,但对复杂下垫面的感热和净辐射通量模拟能力提高不明显。 相似文献