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陆地表层碳循环与温度反馈机制研究-地表过程与资源生态国家重点
第 21 卷 第 1 期 地 理 研 究 Vol. 21 , No. 1 2002 年 1 月 GEO GRAPHICAL RESEARCH Jan. , 2002 文章编号 : (2002) 陆地表层碳循环与温度反馈机制研究 1 1 ,2 1 1 周 涛 , 仪垂祥 , 史培军 , 罗巾英 ( 1. 环境演变与自然灾害教育部开放实验室 , 北京师范大学资源科学研究所 , 100875 2. Department of Meteorology , Pennsylvania State University , PA 16802 , USA) 摘要 : 在考虑人类活动及陆地表层碳循环各要素反馈关系的基础上 , 建立了陆地表层碳循环 零维模型 , 对陆地表层碳循环与温度反馈机制进行了研究。零维模型研究碳在陆地表层生物、 残落物、土壤有机质、大气中的流动 , 把人类活动及海洋对碳循环的影响作为一种外在强迫 加以考虑。它较好地反映了 1860 年至 1997 年人类活动对碳循环的影响及温度对碳循环的反 馈关系 , 它模拟的大气 CO2 含量的变化与实际观测值相近 ; 模拟的地表年平均温度的变化趋 势与实际观测值及同行的研究结果一致。 关 键 词 : 碳循环 ; 零维模型 ; 温度 ; 陆地表层系统 ; 反馈机制 中图分类号: P461 + 8 P595 ; O193 文献标识码 : A 人类燃烧化石燃料和土地利用改变引起大气 CO 浓度增加 , 改变了地表能量平衡 , 使 2 生物所赖以生存的环境因子 ———温度发生改变 , 温度的改变反过来又使陆地生态系统发生 变化。目前 , 研究碳循环与温度的关系受到普遍关注。大气碳库是联系海洋和陆地碳库的 纽带 , 而且影响地表能量平衡 , 因而对大气碳变化的研究具有重要意义。燃烧化石燃料释 放的 CO 只有 58 %残留在大气中 , 其余 42 %去了何处至今仍未有定论[1 ] 。 2 尽管有众多的碳循环模型出台 , 但是由于人类活动释放的超量 CO 在大气、海洋、陆 2 地之间怎样分配仍存在相当的不确定性。不确定性最大的是陆 - 气碳交换通量 , CO 在大 2 气、海洋和陆地生态系统之间的碳通量不平衡 , 有一个 18PG/ yr 的碳通量丢失。净光合 作用速率、腐殖化速率、残落物和土壤有机质的分解速率对温度非常敏感 , 人类释放的超 量 CO 改变了能量平衡 , 引起温度变化 , 反过来温度进一步影响碳循环 , 进而又改变了大 2 气中的 CO 浓度 , 这种反馈响应过程是非线性的 , 它对大气 CO 有一个间接的贡献 , 这个 2
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