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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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海洋是地表环境中最重要的碳库,准确估算CO2在海洋与大气之间的交换对于进一步阐明其变化过程机理具有重要意义。利用南海2011—2020年的海温、风速、海平面气压等多种遥感反演数据,基于海-气分压差算法,构建了海-气CO2通量遥感估算模型,并分析其时空变化特征。结果表明：（1） 遥感估算模型在整个南海海域具有较好的通用性,对比实测区域数据,估算结果的平均绝对误差和均方根误差分别为1.04和1.37 mmol/(m2·d);对于源汇区的识别准确率达到90.63%。（2） 南海总体表现为弱碳源,CO2通量的季节变化呈现出夏秋季高、冬春季低的特征,夏季和冬季分别为全年最高和最低。空间分布特征为南北部差异大。碳汇高值区始终位于北部,且冬季为强碳汇,而碳源高值区夏季出现在中南半岛东南部,秋季则转移到南海东北部。（3） 南海三种典型区（北部陆架陆坡、中部海盆、南部陆坡）的CO2通量随时间推移均呈现降低的趋势,且北部下降速度最快。2011—2020年,南海年均向大气净释放碳1.51×107 t,但其碳释放量呈降低趋势,降低速度为2.03×106 t/a,南海总体的“碳源”强度有所减弱。研究结果可为制定碳排放及碳交易政策提供科学参考。 相似文献
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针对2004年5月26日-2005年10月15日盘锦湿地芦苇生态系统碳通量、感热通量和潜热通量资料进行分析。结果表明:芦苇湿地具有较强的碳汇作用;2005年芦苇湿地固定二氧化碳为13.32 t/hm2,日平均感热通量和潜热通量分别为2 464 kJ/m2和3 880 kJ/m2。2004年和2005年6～9月的日累积值波文比平均值均为0.15。芦苇湿地碳通量、感热通量和潜热通量的日动态呈单峰单谷型变化,极值出现在中午前后,夜间线形平直。芦苇生长季白天通量绝对值远较夜间大,白天碳吸收,夜间碳排放。CO2浓度年平均日变化曲线亦为单谷单峰型,夜间浓度较高且逐渐升高,直到日出前达到峰值;日出后急剧下降,傍晚又开始逐渐增加。芦苇湿地感热通量昼正夜负,潜热通量与林地不同,全天为正。各通量季节变化明显,冬季CO2通量日变化不明显,趋近于零;感热通量总体向上输送,春季数值较大,生长季数值较小;潜热通量冬季最小,接近0,春季开始显著增加,生长季达到最大。 相似文献
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LI-7500分析仪仪器表面加热效应对开路式涡动相关系统CO2通量观测结果影响显著,利用Burba校正方法对提高观测站CO2通量观测精度、年净生态系统碳交换量(NEE)估算、全球CO2交换量估算和气候变化模拟等具有重要意义.基于临泽站绿洲玉米农田的开路式涡动相关系统和小气候观测系统所获得的一年数据,利用Burba校正方法分别对LI-7500分析仪光路中的感热通量、大气潜热通量、CO2通量以及NEE的季节变化过程进行了修正.结果表明,LI-7500分析仪底部窗口和支杆部分热量交换是光路中感热通量校正量的主要贡献者,平均分别为6.81 W·m-2和2.68 W·m-2,其加热效应主要来源于太阳辐射和电子元件运行产生的热量;加热效应对潜热通量影响最小,平均校正量仅为0.24 W·m-2;Burba校正对CO2通量和NEE的季节变化影响显著,其平均校正量分别为19.14μg· CO2·m-2·s-1和313.21 mg·C·m-2·d-1,而且气温越低加热效应对通量的影响越显著;除生长季空气中水汽浓度显著高于非生长季而导致潜热校正量较大外,生长季其他各通量的校正量明显小于非生长季,生长季光路中感热、周围大气潜热、CO2通量和NEE日校正量分别为6.94 W·m-2、0.33 W·m-2、12.86 μg·CO2·m-2·s-1和161.58mg·C· r-2·d-1,分别是非生长季的60.4％,220.0％,50.6％和37.4％.若未进行仪器表面加热效应的Burba校正,在生长季和非生长季累计高估的绿洲玉米农田生态系统碳吸收量分别为25.85 g·C·m-2和88.47 g·C·m-2. 相似文献
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基于对华北禹城和栾城站2005—2006年辐射和气象数据的分析,建立了大气内能与地面总辐射、大气物质吸收、物质散射、大气动能和净辐射之间的能量关系。经验关系可以模拟出2站温度“月平均”的变化规律,其“月平均”计算值与观测值最大正负偏差分别为3.84和-4.05℃,“年均值”计算值与观测值的偏差小于0.36℃。敏感性计算表明,气温对净辐射的变化最敏感,其次是散射因子、吸收因子、地面总辐射、地面风速。净辐射、散射因子、吸收因子、总辐射和地面风速分别增加5%造成气温的变化分别为0.93、-0.40、0.23、-0.20和-0.12℃。研究温度的变化,除了考虑有限的温室气体（如CO2、水汽和臭氧等）的作用,还要考虑其他物质的吸收作用、气液固相物质的散射作用、地表组成和特性的变化、地面风速的变化、总辐射的变化,尤其要重视净辐射的变化。 相似文献
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本文用一个全球碳循环的一维模式重建了1860年以来的大气二氧化碳浓度。结果表明:(1) 模拟结果与冒纳罗亚（Mauna Loa）的观测结果之间存在极好的一致性；(2) 海洋虽然是人类活动释放的CO2的最重要的汇，但其作为碳汇的能力受到海洋缓冲效应的限制。海洋吸收CO2的速率还与某些响应过程密切相关；(3) 在全球碳循环中，生态系统的作用是双重的:人类活动对它的破坏使它成为CO2的源，而其对过量CO2的响应又使其成为CO2的一个汇。工业革命以来，人类对生态系统的破坏与其自身的恢复大致是同量级的；(4) 陆地生物圈缩短了整个碳循环系统对人为扰动的响应时间。 相似文献
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珠穆朗玛峰北坡高寒草甸生态系统CO2通量日变化与月变化特征 总被引：1，自引：1，他引：1
采用涡度相关法,对珠穆朗玛峰北坡高寒草甸生长季与非生长季(2005年5～7月、10月、11月及2006年2月、3月)的CO2通量进行了观测.分析结果表明,在生长季,CO2通量存在明显的日变化,08:00～19:00(北京时,下同)为CO2净吸收,20:00～09:00为C02净排放.6月,CO2通量峰值出现在11:00左右为-0.61g·m-2·h-1;而7月,CO2通量峰值出现在14:00,达到-0.86g·m-2·h-1.从月变化来看,5月为CO2净排放,月总量为89g·CO2·m-2,6月和7月均为CO2净吸收阶段,月吸收总量分别为70g·CO2·m-2和104g·CO2·m-2;而10月,植物枯黄,生态系统转为碳排放,月排放量约为50g·CO2·m-2,与次年3月份月总量(52g·Co2·m-2)接近,而11月份与次年2月份的月排放量接近(分别是23g·CO2·m-2,25g·CO2·m-2).非生长季(2月)CO2通量日变化振幅很小,除14:00～19:00少量的CO2净排放外(0.14g·m-2·h-1左右),其余时间CO2接近零. 相似文献
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大气中CO2含量的增加速率已经超过了自然界所能吸收的速度,并逐步影响到全球气候变暖。利用模型模拟分析已经成为一个重要的工具用以深入对碳循环的理解。本文使用2008～2010年的生物模型SiB3（Simple Biosphere version 3）与优化后的CT2016（Carbon Tracker 2016）陆地生态系统碳通量驱动GEOS-Chem大气化学传输模型模拟全球CO2浓度。通过分析模拟CO2浓度的空间分布与季节变化,加深对全球碳源汇分布特点的理解,探究陆地生态系统碳通量不确定性对模拟结果的影响,进而认识陆地生态系统碳通量反演精度提升的重要性。SiB3与优化后的CT2016陆地生态系统碳通量都具有明显的季节变化,但在欧洲地区碳源汇的表现相反,其全球总量与空间分布也存在极大的不确定性。模拟CO2浓度结果表明:在人为活动较少地区,陆地生态系统碳通量对近地面CO2浓度空间分布起主导作用,尤其在南半球和欧洲地区模拟浓度有明显差异,且两种模拟结果的季节差异依赖于陆地生态系统碳通量的季节变化。将模拟结果与9个观测站点资料进行对比,以期选用合适的陆地生态系统碳通量来提升GEOS-Chem模拟CO2浓度的精度。实验结果表明:两种模拟结果均能较好的模拟CO2浓度的季节变化及其峰谷值,但CT2016模拟的CO2浓度在多数站点处更接近观测资料,模拟准确性更高。 相似文献
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《干旱气象》2016,(1)
利用涡动相关技术对黄土高原半干旱区SACOL站2007~2012年连续6 a的CO2通量进行观测,并结合气象观测数据,分析兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL站)净生态系统碳交换量(NEE)的变化特征以及环境影响因子。结果表明:(1)黄土高原半干旱区SACOL站NEE年累积平均值为-214.50±43 g C/m2,其中生长季节累积平均值为-171.58±41 g C/m2,非生长季节累积平均值为-42.92±5 g C/m2;(2)SACOL站NEE的日变化呈"U"型,净辐射是影响NEE日变化的主要因子。NEE日平均值为-1.15 g C/m2,表现为明显的CO2吸收,即黄土高原半干旱区是重要的碳汇区;(3)NEE值有明显的年际差异和季节变化特征,生长季节比非生长季节变化幅度大;NEE在生长季节主要受到土壤湿度的影响,而土壤温度会影响非生长季节NEE的变化。 相似文献
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依据红外分光计（InfraRed Atmospheric Sounder,IRAS）光谱通道特征,发展了基于IRAS的大气辐射传输计算模式。以大气分子吸收光谱数据集（HIgh resolution TRANsmission,HITRAN） 2004为初始谱线输入资料,利用该模式模拟计算IRAS在CO2 吸收带的10个通道辐射率测值对CO2浓度变化的响应,并对比了其与大气温度和水汽、O3等气体浓度误差对辐射率测值的影响,探讨了利用风云三号气象卫星探测大气CO2浓度的可行性。结果表明,IRAS的通道4最适于用来监测大气CO2浓度的变化,当CO2体积混合比浓度变化在10×10-6时,对应的辐射率变化同仪器等效噪声辐射率相当,所以IRAS在理想状态下,最高可分辨的大气CO2浓度变化约为10×10-6。 相似文献
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We explore some of the underlying assumptions used to derive the density or WPL terms (Webb et al. (1980) Quart J Roy Meteorol Soc 106:85–100) required for estimating the surface exchange fluxes by eddy covariance. As part of this effort we recast the origin of the density terms as an assumption regarding the density fluctuations rather than as a (dry air) flux assumption. This new approach, which is similar to the expansion/compression approach of Liu (Boundary-Layer Meteorol 115:151–168, 2005), eliminates the dry-air mean advective vertical velocity from the development of the WPL terms and allows us to directly compare Liu’s assumptions for deriving the WPL terms with the analogous assumptions appropriate to the original expression of the WPL terms. We suggest, (i) that the main difference between these two approaches lies in the interpretation of the turbulent exchange flux, and (ii) that the original WPL formulation is the more appropriate approach. Given the importance of the WPL terms to accurate and reliable measurements of surface exchange fluxes, a careful analysis of their origins and their proper mathematical expression and interpretation is warranted. 相似文献
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为研究台风过程对广西红树林净生态系统碳交换的影响,利用北海红树林生态观测试验站涡度相关系统观测的红树林碳通量和气象观测数据,分析台风“韦帕”登陆前后红树林净生态系统碳交换变化特征及其与气象因子的响应关系。结果表明:(1)红树林净生态系统碳交换碳汇峰值在台风登陆前递增并达到极值,台风登陆时碳汇峰值迅速降低,而在台风登陆后期逐渐恢复;(2)饱和水汽压差是小时尺度上红树林净生态系统碳交换的主要影响因子,最大风速和降雨量是日尺度上红树林净生态系统碳交换的限制因子。 相似文献
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大气中一半的二氧化碳消失到哪里去了? 总被引：1，自引：0，他引：1
简要介绍目前国外研究大气二氧化耐烦收支的测量方法。主要讨论利用涡旋相关法进行近地面能量,二氧化面碳通中遇到的问题以及近年来北美地区进行的大规模地面测量所取取得的主要成果。 相似文献
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In the context of CO2 surface exchange estimation, an analysis combining the basic principles of diffusion and scalar conservation shows that the
mixing ratio is the appropriate variable both for defining the (eddy covariance) turbulent flux and also for expressing the
relationship between the turbulent flux and surface exchange in boundary-layer budget equations. Other scalar intensity variables
sometimes chosen, both the CO2 density and molar fraction, are susceptible to the influence of surface exchange of heat and water vapour. The application
of a hypsometric analysis to the boundary-layer “control volume” below the tower measurement height reveals flaws in previously
applied approaches: (a) incompressibility cannot be assumed to simplify mass conservation (the budget in terms of CO2 density); (b) compressibility alone makes the analysis of mass conservation vulnerable to uncertainties associated with resultant
non-zero vertical velocities too small to measure or model over real terrain; and (c) the WPL (Webb et al. (1980) Quart J
Roy Meteorol Soc 106:85–100) “zero dry air flux” assumption is invalidated except at the surface boundary. Nevertheless, the
definition and removal of the WPL terms do not hinge upon this last assumption, and so the turbulent CO2 flux can be accurately determined by eddy covariance using gas analysers of either open- or closed-path design. An appendix
discusses the necessary assumptions and appropriate interpretations for deriving the WPL terms. 相似文献
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Yue-Lin Li Guo-Yi Zhou De-Qiang Zhang Katherine Owen Wenigmann Dennis Otieno John Tenhunen Qian-Mei Zhang Jun-Hua Yan 《Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences》2012,48(1):1-10
CO2 fluxes were measured continuously for three years (2003?C2005) using the eddy covariance technique for the canopy layer with a height of 27 m above the ground in a dominant subtropical evergreen forest in Dinghushan, South China. By applying gapfilling methods, we quantified the different components of the carbon fluxes (net ecosystem exchange (NEE)), gross primary production (GPP) and ecosystem respiration (Reco) in order to assess the effects of meteorological variables on these fluxes and the atmospherecanopy interactions on the forest carbon cycle. Our results showed that monthly average daily maximum net CO2 exchange of the whole ecosystem varied from ?3.79 to ?14.24 ??mol m?2 s?1 and was linearly related to photosynthetic active radiation. The Dinghushan forest acted as a net carbon sink of ?488 g C m?2 y?1, with a GPP of 1448 g Cm?2 y?1, and a Reco of 961 g C m?2 y?1. Using a carboxylase-based model, we compared the predicted fluxes of CO2 with measurements. GPP was modelled as 1443 g C m?2 y?1, and the model inversion results helped to explain ca. 90% of temporal variability of the measured ecosystem fluxes. Contribution of CO2 fluxes in the subtropical forest in the dry season (October-March) was 62.2% of the annual total from the whole forest ecosystem. On average, 43.3% of the net annual carbon sink occurred between October and December, indicating that this time period is an important stage for uptake of CO2 by the forest ecosystem from the atmosphere. Carbon uptake in the evergreen forest ecosystem is an indicator of the interaction of between the atmosphere and the canopy, especially in terms of driving climate factors such as temperature and rainfall events. We found that the Dinghushan evergreen forest is acting as a carbon sink almost year-round. The study can improve the evaluation of the net carbon uptake of tropical monsoon evergreen forest ecosystem in south China region under climate change conditions. 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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G. G. Katul R. Leuning J. Kim O. T. Denmead A. Miyata Y. Harazono 《Boundary-Layer Meteorology》2001,98(1):103-125
Source/sink strengths and vertical fluxdistributions of carbon dioxide within and above arice canopy were modelled using measured meanconcentration profiles collected during aninternational rice experiment in Okayama, Japan (IREX96). The model utilizes an Eulerian higher-orderclosure approach that permits coupling of scalar andmomentum transport within vegetation to infer sourcesand sinks from mean scalar concentration profiles; theso-called `inverse problem'. To compute the requiredvelocity statistics, a Eulerian second-order closuremodel was considered. The model well reproducedmeasured first and second moment velocity statisticsinside the canopy. Using these modelled velocitystatistics, scalar fluxes within and above the canopywere computed and compared with CO2eddy-correlation measurements above the canopy. Goodagreement was obtained between model calculations offluxes at the top of the canopy and measurements. Close to the ground, the model predicted higherrespiratory fluxes when the paddy was drained comparedto when it was flooded. This is consistent with thefloodwater providing a barrier to diffusion ofCO2 from the soil to the atmosphere. TheEulerian sources and flux calculations were alsocompared to source and flux distributions estimatedindependently using a Lagrangian Localized Near Fieldtheory, the first study to make such a comparison.Some differences in source distributions werepredicted by these analyses. Despite this, thecalculated fluxes by the two approaches compared wellprovided a closure constant, accounting for theinfluence of `near-field' sources in the Eulerian fluxtransport term, was given a value of 1.5 instead ofthe value of 8 found in laboratory studies. 相似文献