新一代陆地生态系统动态模型DLEM-SelectedWorks-Bepress.PDFVIP

Iowa State University From the SelectedWorks of Chaoqun (Crystal) Lu August, 2010 全球变化与陆地系统综合集成模拟 ——新 一代陆地生态系统动态模型 (DLEM) 汉勤 田, Au burn University 明亮 刘, Au burn University 弛 张, Au burn University 巍 任, Au burn University 小锋 徐, Au burn University, et al. Available at : https://works.bep /chaoqun_lu/31/ 第65 卷第9 期 地 理 学 报 Vol.65, No.9 2010 年9 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Sept., 2010 全球变化与陆地系统综合集成模拟 ——新一代陆地生态系统动态模型 (DLEM) 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 田汉勤 , 刘明亮 , 张 弛 , 任 巍 , 徐小锋 , 陈广生 , 吕超群 , 陶 波 (1. 国际气候与全球变化研究中心，美国 奥本AL ，36849 ； 2. 奥本大学林业与野生生物学院，美国 奥本AL ，36849) 摘要：人类社会从陆地生态系统获取生产和生活资料的同时也作为一种干扰形式改变着地气 之间的动态平衡。这三个既独立又相互耦合的子系统共同组成了一个复杂的陆地系统。如何 深入理解这一系统的过程和机制是人类应对气候变化挑战的前提条件。陆地生态系统模型作 为一种集成工具，已广泛应用于全球变化研究的各个领域，但从输入数据到模型结构和过程 等诸多方面仍存在很大的不确定性。近年来，随着大气和地面生态观测网络的不断完善以及 遥感等空间技术的不断强大，使陆地生态系统模型进一步发展和突破成为可能。新一代多因 子驱动的陆地生态系统动态模型 (Dynamic Land Ecosystem Model, DLEM) 正是在这一背景下 应运而生的。本文旨在介绍DLEM 的主体框架、输入输出变量、关键过程、主要功能和特点。 关键词：陆地生态系统；大气系统；多因子模型；全球变化；动态模型 1 引言 随着人类活动强度的不断增加和广度的不断扩展，其对地球系统所施加的影响已经打 [1] 破了地球系统自身的动态平衡，并成为导致地球环境变化的主要驱动因子之一 。IPCC 第 4 次评估报告指出，人类活动是近150年以来大气温室气体浓度升高和气候变化的主要原 [2] 因 。在这种背景下，要科学地应对气候变化带来的挑战、减缓人类活动引起的气候变化 并制定切实可行的科学及政治决策，就必须更加深入理解地球各圈层之间的相互作用，定 量分析不同时空尺度下生态系统碳、氮，和水循环的耦合机理，明晰气候系统、生态系统 和人类社会经济系统之间的相互作用和反馈机制。生态系统过程机理模型为认识和回答这 [3] 些科学问题提供了一个有力的研究工具和手段 。 [4] 自第一个陆地生物圈模型开始 ，生态模型已经从较为简单的、静态的经验统计模型 发展到今天基于生态系统基本原理进行时空外推、能够动态耦合多个系统、多个影响因子 和生态机制的过程机理模型。然而，从已有的生态系统模型看，仍存在很多问题和不确定 性。例如：大多数过程模型仅考虑气候变化对生态系统的影响