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1.
碳循环研究是全球变化科学中的研究重点, 其平衡问题已成为全球变化与地球科学领域的研究前沿和热点。“遗失汇”是全球碳收支研究的重点, 寻找和揭示其存在机理对研究全球碳循环具有重要意义。在全球碳循环研究中, 仅考虑海洋碳库和陆地生态系统碳库对全球碳循环的贡献, 然并未对地球岩石圈中碳酸盐岩碳库作充分评估。以袁道先院士为首的研究团队, 利用石灰岩溶蚀试片法(Carbonate-rock-tablet-test method)、水化学法(Hydrogen-discharge method)和扩散边界法(Diffusion Boundary Layer Model, DBL)首次估算了全球每年因碳酸盐岩溶蚀作用产生的碳汇量其约占当前碳循环模型中“遗失汇”的约1/3。 相似文献
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大气碳收支不平衡问题是全球碳循环研究的核心问题之一,决定了人类活动导致的气候变化速度和程度。在过去50年,陆地和海洋作为全球碳循环的主要汇呈增加趋势,而岩溶作用(CaMg(CO_3)_2+2CO_2+2H_2O Ca~(2+)+Mg~(2+)+4 HCO_3~-)则通过与岩石圈、水圈、大气圈(层)的密切联系成为联系陆地和海洋碳库的纽带。尽管岩溶作用在水循环和生物圈的作用下,每年可产生约8亿t的碳通量,使岩溶作用过程成为全球碳循环的一个重要环节。但在目前研究技术手段和认识水平的条件下,将岩溶作用这一可逆过程直接认定为岩溶碳汇有不妥之处。因此,在没有涉及生物固碳效应的前提下,应当将岩溶作用参与的碳循环表述为岩溶碳通量。 相似文献
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《地球科学进展》2016,(7)
海洋碳汇对气候变化的响应与反馈是一个系统的科学命题,也是当前国际地球系统科学领域的前沿热点问题,需要通过微观与宏观结合、古今链接、多学科交叉融合进行深入研究。在我国科学家发起的海洋生物地球化学"戈登科学前沿论坛"(Gordon Research Conferences,GRC)首届论坛上,以海洋生物泵(Biological Pump,BP)、微型生物碳泵(Microbial Carbon Pump,MCP)以及碳酸盐泵(Carbonate Counter Pump,CCP)等海洋储碳机制为核心,深入研讨了海洋碳汇的过程与效应,起到了引领国际海洋学科发展方向的作用。国内学界也积极行动起来,在第四届地球系统科学大会上组织了海洋碳汇专题,从古海洋碳汇、现代海洋碳循环及海洋碳汇的生物海洋学过程3个方面开展研讨。海洋微型生物生态学过程与海洋碳汇以海洋浮游植物、细菌、古菌、病毒以及不同微型生物间的互作为切入点,探讨了微型生物的储碳和固碳作用的过程及其与全球气候变化的关系。古海洋碳汇方向的报告在时间尺度上跨越了从18~8亿年前的中元古代到距今2.5 Ma的第四纪,涵盖了包括古海洋碳汇形成的古海洋环境、古海洋碳汇的生态环境效应等前沿科学问题;古海洋碳汇的报告为现代海洋碳汇研究提供了有益的借鉴,并有助于本领域科学家对海洋碳汇的历史演化观的认识。现代海洋碳循环过程方面,专题报告结合时间梯度和空间梯度,以南海珊瑚礁碳循环源汇争议为代表,探讨了碳循环中的初级生产力、溶解有机碳的来源与有机碳的降解等过程,对现代海区和全球变化背景下海洋的源汇评估提出了新的想法与研究方向。 相似文献
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中国区域碳循环研究进展与展望 总被引：26，自引：2，他引：24
中国陆地和海洋生态系统的区域碳循环在全球碳循环过程中占有重要地位。目前,中国陆地生态系统在全球碳循环中的地位和作用已有比较深入的研究,而中国边缘海系统碳循环研究相对薄弱。简要回顾中国碳循环（以现代过程的描述为主）的研究动态,重点阐述中国边缘海碳循环研究概况及CO2的海-气交换、有机碳循环、颗粒有机碳的输出、河流的输运等海洋碳循环过程的关键科学问题。在汇总补充及数据更新的基础上勾画了中国区域碳循环框架。我们认为,中国的区域碳循环过程尚有诸多未知量和不确定性,缺乏把陆、海、气作为一个系统的综合研究,海洋生态系统碳循环研究尤其需要加强。中国边缘海的碳循环研究应当围绕CO2的汇源过程这一碳循环的中心问题,深入开展边缘海碳的生物地球化学及其与大气CO2的耦合作用等方面的研究。 相似文献
5.
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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全球变化与人类活动的相互作用--我国下阶段全球变化研究工作的重点 总被引：28，自引：7，他引：21
全球环境变化与可持续发展是当今人类社会面临的两大重要挑战。IGBPⅡ在探索地球系统变化规律的同时,力图将全球变化与可持续发展更紧密地结合,为人类社会的可持续发展提供科学背景和依据。根据国际全球变化研究发展的动向与我国的具体情况,今后我国全球变化与人类活动相互作用研究的重点应放在那些兼备显著区域特色和国际影响力的重大科学问题上。其中值得着重解决的10个科学问题包括：水循环与水问题、人类活动与区域碳循环过程、季风亚洲的人类活动与气候集成、土地利用/土地覆盖变化与陆地生态系统变化、人类活动与大气气溶胶、边缘海及海陆过渡带与人类活动、全球变化的影响与适应性、过去环境变化与中华文明、建设全面小康社会与温室气体减排国际谈判的科学支持、全球变化与人类活动相互作用研究基础信息平台建设。 相似文献
7.
陆地生态系统水—碳耦合循环与过程管理研究 总被引：14，自引：1，他引：14
陆地生态系统的水循环与碳循环是地球表层系统物质循环与能量交换的核心，也是最基本的耦合的两个生态学过程。区域或全球尺度生态系统的水管理与碳管理是全球变化科学与可持续发展研究的两大主题，是人类维持全球生态系统的物质与能量循环、自然资源循环再生的重要生态学途径。我们在综合评述现代应用生态学研究的发展趋势，陆地生态系统水和碳循环与生态系统管理关系的基础上，提出了陆地生态系统水循环与碳循环过程管理的内容与思路，阐述了生态系统水和碳耦合循环机制与模拟综合研究的新设想。 相似文献
8.
河流是连接陆地和海洋两大碳库的“重要管道”和“生物反应器”,深入理解河流碳循环过程并建立河流碳循环模型是估算区域尺度河流碳通量的重要手段。当前,对河流碳循环模型构建与应用的探讨还较为缺乏。通过文献调研对河流碳循环机理和已有模型研究进行回顾和总结,首先归纳了河流中颗粒有机碳、溶解有机碳和溶解无机碳的主要来源及相关迁移转化过程,然后对经验统计和机理过程两大类河流碳循环模型的模拟方法、应用现状和优缺点进行了综述。经验统计模型采用统计或机器学习方法建立河流碳通量与环境因子的关系,建模较为简单,但普适性和外推性较差;机理过程模型在陆面模式或水文模型中耦合河流碳循环相关过程,物理性和可靠性较强,但较为复杂。不同模型的侧重点和对河流碳循环过程的表达各不相同,适用场景也不相同。河流碳循环模拟研究目前尚处于起步阶段,现有模型对陆地和水体碳循环过程以及人类活动影响的表达普遍不足,无法准确模拟和预测河流碳循环过程的长期变化。今后应加强对河流碳循环过程的观测,提高对陆地和水体碳循环机理的认识,进而完善其在模型中的表达,提高河流碳循环模拟的精度,为中国实现“双碳”目标提供科学支撑。 相似文献
9.
河流碳输移与陆地侵蚀-沉积过程紧密相关。首先就机械和化学风化两种不同的陆地侵蚀机制在提供河流碳源方面所发挥的不同作用作了详细论述,并比较了季风流域和非季风流域间河流碳输移在通量及性质上的差异。之后对陆地碳沉积机制进行了归纳,指出了包括大坝截留,河漫滩、河口-近岸带沉积及陆地碳沉降等几种可能的陆源碳踪迹。陆地环境的截留效应相对于侵蚀尚不太清楚,今后应加强对陆地碳沉积的研究,进一步明确各种碳沉积的作用机制及其对全球陆地碳汇的贡献量。此外,人类活动对陆地侵蚀-沉积过程及河流碳循环所产生的直接或间接的影响也有待于今后继续深入探索。 相似文献
10.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
北冰洋是全球海洋碳循环研究的关键地区之一,其独特的地理位置决定了它是开展海陆统筹研究碳汇一个绝佳的场所,即地形相对封闭,边缘有着世界上最大的陆架区,外围有广袤的陆地冻土层和大河输入。近年来,由于全球变暖,海冰消退,北极快速变化所引起的一系列大气、冰雪、海洋、陆地和生物等多圈层相互作用过程的改变,已经对北极地区碳的源、汇效应产生了深刻影响。这种变化不仅体现在由于陆地冻土圈变化所引起的甲烷和二氧化碳释放上,而且,随之而来的海水层化、混合和环流变化,陆源有机碳和营养物质入海通量的增加,改变了海洋二氧化碳"物理泵"、"生物泵"和"微型生物碳泵"作用的强度、方式,以及海洋原有的海洋碳储库构成,也很可能会对全球海陆碳源汇格局产生重要影响。本文主要从北极快速变化所引起生物泵过程变化来讨论全球变暖对的海洋生物地球化学的影响。 相似文献
11.
冰期-间冰期的陆地碳库变化成为最近十几年来碳循环研究的热点之一,以深海氧同位素、模型模拟和古环境证据等手段展开对不同时间尺度上不同碳库之间碳通量变化研究.土壤碳库的巨大储量导致了土壤碳库的任何微小波动都比陆地生态系统其他碳库更容易影响陆地生态系统碳循环以及大气CO2浓度,并最终影响到全球气候变化.通过对过去4万年来黄土高原地区土壤有机碳碳库的演变研究发现,深海氧同位素第3阶段期间,土壤有机碳碳密度相对于磁化率在细节上更能够表现出气候的小波动,这一期间的土壤有机碳碳密度快速上升,在较高的水平上多次波动,可能是因为这一时期的气候环境整体上更适宜碳在黄土古土壤中的累积和保存.在末次盛冰期(LGM)时,土壤有机碳碳密度急剧下降,伴随气候的快速波动,其间有一次较大规模的反弹,持续约2 ka,最低值出现在14 ka BP和19 ka BP.对比深海氧同位素曲线,土壤有机碳碳库与其在末次盛冰期和全新世都表现出良好的一致性.而磁化率在大约15 ka BP以后就开始增加,似乎超前于土壤有机碳碳密度和深海氧同位素的增加.并且,在全新世早期到晚期土壤有机碳碳密度经历了逐渐上升继而下降的变化过程,该时段的最高值出现在大约7~5 ka BP. 相似文献
12.
随着分析技术的进步,δ13C观测在全球碳循环研究中越来越受到重视。在讨论关于碳循环中δ13C的Suess效应、分布特征和同位素分馏等基本概念的基础上,结合现有的观测事实,介绍应用δ13C辨别碳的源汇问题的方法,通过比较不同KeelingPlot方法分析该方法在研究大气CO2背景特征中的意义。着重讨论δ13C在研究大气C... 相似文献
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《China Geology》2022,5(3):475-509
Global warming and the response to it have become a topic of concern in today’s society and are also a research focus in the global scientific community. As the world’s third pole, the global warming amplifier, and the starting region of China’s climate change, the Qinghai-Tibet Plateau is extremely sensitive to climate change. The permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau is rich in natural gas hydrates (NGHs) resources. Under the background of global warming, whether the NGHs will be disassociated and enter the atmosphere as the air temperature rises has become a major concern of both the public and the scientific community. Given this, this study reviewed the trend of global warming and accordingly summarized the characteristics of the temperature increase in the Qinghai-Tibet Plateau. Based on this as well as the distribution characteristics of the NGHs in the permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau, this study investigated the changes in the response of the NGHs to global warming, aiming to clarify the impacts of global warming on the NGHs in the permafrost of the plateau. A noticeable response to global warming has been observed in the Qinghai-Tibet Plateau. Over the past decades, the increase in the mean annual air temperature of the plateau was increasingly high and more recently. Specifically, the mean annual air temperature of the plateau changed at a rate of approximately 0.308–0.420°C/10a and increased by approximately 1.54–2.10°C in the past decades. Moreover, the annual mean ground temperature of the shallow permafrost on the plateau increased by approximately 1.155–1.575°C and the permafrost area decreased by approximately 0.34×106 km2 from about 1.4×106 km2 to 1.06×106 km2 in the past decades. As indicated by simulated calculation results, the thickness of the NGH-bearing permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau has decreased by 29–39 m in the past 50 years, with the equivalent of (1.69 – 2.27)×1010–(1.12–1.51)×1012 m3 of methane (CH4) being released due to NGHs dissociation. It is predicted that the thickness of the NGH-bearing permafrost will decrease by 23 m and 27 m, and dissociated and released NGHs will be the equivalent of (1.34–88.8)×1010 m3 and (1.57–104)×1010 m3 of CH4, respectively by 2030 and 2050. Considering the positive feedback mechanism of NGHs on global warming and the fact that CH4 has a higher greenhouse effect than carbon dioxide, the NGHs in the permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau will emit more CH4 into the atmosphere, which is an important trend of NGHs under the background of global warming. Therefore, the NGHs are destructive as a time bomb and may lead to a waste of efforts that mankind has made in carbon emission reduction and carbon neutrality. Accordingly, this study suggests that human beings should make more efforts to conduct the exploration and exploitation of the NGHs in the permafrost of the Qinghai-Tibet Plateau, accelerate research on the techniques and equipment for NGHs extraction, storage, and transportation, and exploit the permafrost-associated NGHs while thawing them. The purpose is to reduce carbon emissions into the atmosphere and mitigate the atmospheric greenhouse effect, thus contributing to the global goal of peak carbon dioxide emissions and carbon neutrality.©2022 China Geology Editorial Office. 相似文献
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卫星遥感探测大气CO2浓度研究最新进展 总被引：4，自引：0，他引：4
大气CO2是一种重要的长寿命温室气体,卫星遥感探测大气CO2浓度,可以连续地获得其全球时空分布变化情况,进而提高对大气CO2源汇分布及区域和全球碳循环的认识,进一步增强对全球气候变化的研究和预测。卫星遥感探测大气CO2浓度已经开始成为一个新的研究领域,文章综合论述了利用卫星平台遥感探测大气CO2浓度分布的最新研究状况。首先简单地叙述了现阶段对大气CO2浓度时空分布和变化情况的直接仪器观测结果,在此基础上比较全面地综述了卫星遥感测量大气CO2浓度的主要方法及获得的结果,包括利用近红外反射太阳光谱或地气热红外发射辐射光谱及两者的组合进行得模拟和卫星实测反演研究,最后简单地进行了总结和展望。 相似文献
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土壤碳动力学同位素示踪研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
土壤是陆地生态系统中最大的碳库。土壤碳动力学旨在研究土壤有机碳库的大小及更新速率。土壤有机碳库可分为 3个亚碳库："活动"、"缓慢"和"稳定"碳库。碳同位素特别是 14 C可作为研究土壤碳动力学的理想示踪剂;δ 13 C值是定量研究C3和C4植被更替历史的有效手段; 14 C示踪及年代测定与 13 C信号联合使用,可以估算土壤碳库的大小和驻留时间。碳同位素示踪应用于土壤碳动力学研究取得了较大进展,但是由于缺乏可靠的全球数据库和标准方法来量化土壤有机碳库,导致对土壤各亚碳库的大小和更新速率以及土壤CO2的估算仍存在较大的不确定性,从而难以估计土壤碳库大小的变化对大气CO 2浓度和全球气候变化的潜在贡献。 相似文献
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The changing of atmospheric carbon dioxide concentration is closely related with the changing of global ice sheet,temperature and sea level. Knowledge of the past atmospheric carbon dioxide concentration and its relationship with climate is an important method of predicting the future climate change. Coccolith derived long-chain alkenone carbon isotope is one of the important proxies to reconstruct past carbon dioxide, which is wildly applied in the reconstruction of the Cenozoic atmospheric carbon dioxide. In this paper, we focused on the method of alkenone-based atmospheric carbon dioxide concentration, including the geochemical properties of long-chain alkenone, carbon diffusive model and the carbon isotope fraction. Then, we introduced the development of alkenone-based carbon dioxide proxy and its uncertainty. Coccolith cell geometry and growth rate have great influence on carbon dioxide fraction. Besides, there are some uncertainties about carbon concentration mechanisms in coccolithes, which may have some influence on alkenone-based carbon dioxide method to reconstruct ancient carbon dioxide more accurately. At the end, we summarized the Cenozoic carbon dioxide record with various proxies including alkenone carbon dioxide, boron isotope, palaeosol carbonate nodules and stomatal indices of fossil leaves. 相似文献
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海洋N2O的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
N2O在大气中的浓度仅为CO2的浓度的千分之一左右，但在同等浓度的情况下温室效应却是CO2的200~300倍；它在大气层中的光化学产物会与臭氧反应，从而损耗平流层的臭氧。N2O的环境效应引起人们的关注，许多国际气候变化研究项目都把其列入重要研究内容。通过对过去40年的相关研究工作进行综合分析，阐述N2O在海洋中的分布规律和其影响因素、产生的机制、它的海气通量及其影响因素，从而揭示N2O的海洋生物地球化学循环过程以及这一过程对全球氮循环的贡献。 相似文献
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藏南碳酸岩脉成因及其气候效应 总被引：1，自引：0，他引：1
始新世末期以来,全球大气CO2浓度持续下降,但长期以来不清楚为何这一时期全球大气CO2浓度下降,巨量的大气CO2赋存于何处。深入研究该问题有助于准确理解未来大气CO2浓度变化的趋势,特别是有助于进一步评估人类自身碳排放的后果。这一时期,小印度陆块持续与大亚洲陆块汇聚,导致了以喜马拉雅为代表的山脉群和青藏高原的形成。很早就有学者从地球表层碳循环的角度提出了"青藏高原的隆升导致了全球变冷"的观点,但这一观点既没有解释清楚"巨量大气CO2到何处去"的问题,也没有讨论青藏高原本身向大气圈排放CO2等问题,因此该观点最近受到了强烈的质疑。这些激烈的争论充分反映了传统的地球表层碳循环研究已不能充分满足当前社会的需求。本文从深部碳循环这个视角重新探讨青藏高原在全球碳循环中的作用。在印度与亚洲陆块持续汇聚期间,以喜马拉雅为代表的巨型山脉快速崛起,然后持续遭受化学风化作用,大量消耗大气CO2。化学风化的产物堆积在喜马拉雅山前的前陆盆地内,形成了巨量含新生碳酸盐矿物和有机碳的西瓦里克沉积杂岩,随后新生的西瓦里克杂岩又随持续平板俯冲的印度陆壳被带入青藏高原内部,与平板俯冲的印度陆壳共同经历高温变质作用。俯冲板片内的(黑)云母等含水矿物发生脱水,形成花岗岩浆。花岗岩浆再与俯冲的西瓦里克杂岩内的碳酸盐岩发生交代反应,释放出含钙、镁离子、以CO2和水为主的高温流体,本文称其为壳源火成碳酸岩浆。碳酸岩浆沿张性裂隙上侵、冷凝之后形成藏南的碳酸岩脉。虽然青藏高原内部的火山、温泉等均向大气圈排放CO2,但所排放的碳均为再循环来自大气圈的碳,并且排放量略小于吸收量,否则消耗大气CO2所新生的碳酸岩脉就不会在青藏高原内部保存下来。藏南大量晚新生代碳酸岩脉的发现充分说明了喜马拉雅山脉和藏南高原是一个巨大的碳储库,在其形成过程中将巨量大气CO2转化为流体(岩浆)的形式封存于青藏高原内部,从而大幅降低了大气CO2浓度,最终导致了全球变冷。上述过程充分说明,大气CO2浓度的变化实质上是受控于地球内部的构造运动。进一步可推论出,"全球变化"只是一个自然现象,虽然它有独特的运行轨迹,但与人类的碳排放量无因果关系。 相似文献