陆地生态系统CO 2 净交换的年际变异及其机制研究
发布时间：2022-06-01 21:36
陆地生态系统能够吸收约30%的人为排放的CO2,具有减缓全球变暖的能力。该过程在生态系统尺度上表现为生态系统与大气间的CO2净交换（NEE）,在区域尺度上表现为碳汇/源。模型模拟NEE与碳汇/源是预测气候变化背景下全球陆地生态系统能否持续吸收CO2的唯一手段；然而,目前的各类模型既无法再现NEE的年际动态,也无法精准地估算碳汇/源。只有深入研究NEE年际变异背后的机制,总结出碳汇/源估算值不确定性的来源,才能改善模型性能,提高模型预测的精准度。本研究在生态系统水平上,对全球65个通量站点的数据进行了综合分析,目的是探讨生物与气候因子对NEE年际变异的影响；在区域尺度上,综合分析了近30年来以中国陆地生态系统净初级生产力（NPP）与碳汇为对象的研究,目的是阐明不同研究出现巨大差异的原因,为今后的工作提供有效的建议。主要结果如下：（1）为了在生态系统尺度上研究生物与气候因子对NEE年际变异的影响,我们以中国江西省千烟洲亚热带人工林为例,用统计学方法将NEE的年际变异拆分成由生物因子引起的生物效应与由气候因子引起的气候效应,并探讨了两种效应对NEE年际变异的相对贡献,以及两种效应间的关系。结...
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 气候变化与碳循环
1.1.1 气候变化
1.1.2 碳循环与碳通量
1.1.3 全球变暖与碳循环的关系
1.2 生态系统NEE年际变异及其空间格局
1.3 生态系统NEE年际变异的驱动力
1.3.1 气候驱动力
1.3.2 非气候驱动力
1.3.3 驱动力的复杂性
1.4 NEE的测定方法
1.5 研究生态系统NEE年际变异的方法
1.6 全球及区域尺度碳通量的不确定性
1.7 本研究的科学问题、意义及研究框架
第二章 生物与气候效应对亚热带人工林NEE年际变异的影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 站点概况
2.2.2 数据来源与数据预处理
2.2.3 缺失值插补及碳通量的拆分
2.2.4 经验模型
2.2.5 统计分析
2.3 结果
2.3.1 气候变量及碳通量的年际变异
2.3.2 模型参数与模型的性能
2.3.3 气候效应与生物效应
2.4 讨论
2.4.1 驱动NEE年际变异的气候与生物因子
2.4.2 气候效应与生物效应间的关系
2.4.3 模型的性能、局限与应用
2.5 小结
第三章 生物与气候效应对陆地生态系统NEE年际变异的影响
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 数据来源与站点概况
3.2.2 数据预处理
3.2.3 缺失数据的插补与碳通量的拆分
3.2.4 生物效应与气候效应的拆分
3.2.5 统计分析
3.3 结果
3.3.1 碳通量及生物与气候效应的年际变异
3.3.2 生态系统尺度生物与气候效应的相对贡献
3.3.3 生物与气候效应对生态系统间NEE年际变异差异的影响
3.3.4 生物与气候效应间的关系
3.3.5 模型的性能
3.4 讨论
3.4.1 生态系统尺度上生物效应对NEE年际变异的相对贡献
3.4.2 生物与气候效应对生态系统间NEE年际变异差异的影响
3.4.3 碳循环过程对气候变异的响应方式
3.4.4 模型性能及应用价值
3.5 小结
第四章 气候变异对陆地生态系统NEE的直接与间接影响
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 数据来源
4.2.2 光合与呼吸参数的计算
4.2.3 结构方程模型
4.3 结果
4.3.1 各生态系统类型中气候的直接与间接影响
4.3.2 生态系统水分状况对气候与碳通量关系的影响
4.3.3 模型的性能
4.4 讨论
4.4.1 气候对碳通量的直接影响
4.4.2 气候对碳通量的间接影响
4.4.3 不确定性分析
4.5 小结
第五章 中国陆地生态系统净初级生产力与碳汇的不确定性分析
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 数据来源
5.2.2 数据分析
5.3 结果
5.3.1 中国陆地生态系统NPP的不确定性与年际变异
5.3.2 中国陆地生态系统碳汇的不确定性与年际变异
5.3.3 中国各主要生态系统类型的NPP与碳汇
5.3.4 中国NPP空间格局的不确定性
5.4 讨论
5.4.1 来自数据源的不确定性分析
5.4.2 来自估算方法的不确定性分析
5.4.3 NPP与碳汇的年际变异
5.4.4 NPP空间格局的不确定性分析
5.4.5 国际间的比较
5.5 小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录一 数据信息
附录二 文中所用缩写列表
附录三 攻读博士学位期间完成的论文
后记
【参考文献】：
期刊论文
[1]马尾松菌根化苗木对干旱的生理响应及抗旱性评价[J]. 王艺,丁贵杰. 应用生态学报. 2013(03)
[2]气候变化情景下中国自然植被净初级生产力分布[J]. 赵东升,吴绍洪,尹云鹤. 应用生态学报. 2011(04)
[3]基于MODIS数据的2002～2006年中国陆地NPP分析[J]. 王李娟,牛铮,旷达. 国土资源遥感. 2010(04)
[4]近50年中国光合有效辐射的时空变化（英文）[J]. 朱旭东,何洪林,刘敏,于贵瑞,孙晓敏,高彦华. Journal of Geographical Sciences. 2010(06)
[5]Spatial Interpolation of Daily Precipitation in China:1951-2005[J]. 李维京,Chang-Hoi HO,钱维宏. Advances in Atmospheric Sciences. 2010(06)
[6]Simulation and Evaluation of Terrestrial Ecosystem NPP with M-SDGVM over Continental China[J]. 毛嘉富,丹利,王斌,戴永久. Advances in Atmospheric Sciences. 2010(02)
[7]雨雪冰冻灾害对中亚热带人工林的影响——以江西省千烟洲为例[J]. 马泽清,王辉民,王绍强,李庆康,王义东,汪宏清. 植物生态学报. 2010(02)
[8]1981～2000年中国陆地生态系统NPP时空变化特征分析[J]. 王磊,丁晶晶,季永华,梁珍海,阮宏华,刘世荣. 江苏林业科技. 2009(06)
[9]基于净初级生产力的中国生态足迹均衡因子测算[J]. 刘某承,李文华. 自然资源学报. 2009(09)
[10]Uncertainty analysis of CO2 flux components in subtropical evergreen coniferous plantation[J]. LIU Min1,2,3, HE HongLin1, YU GuiRui1, LUO YiQi4, SUN XiaoMin1 & WANG HuiMin1 1 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2 Gradute School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 School of Geography Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China; 4 Department of Botany and Microbiology, University of Oklahoma, 770 Van Vleet Oval, Norman, OK 73019, USA. Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2009(02)
硕士论文
[1]近五年来中国陆地植被净第一性生产力时空变化特征分析[D]. 张海龙.南京师范大学 2006
本文编号：3652882
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 气候变化与碳循环
1.1.1 气候变化
1.1.2 碳循环与碳通量
1.1.3 全球变暖与碳循环的关系
1.2 生态系统NEE年际变异及其空间格局
1.3 生态系统NEE年际变异的驱动力
1.3.1 气候驱动力
1.3.2 非气候驱动力
1.3.3 驱动力的复杂性
1.4 NEE的测定方法
1.5 研究生态系统NEE年际变异的方法
1.6 全球及区域尺度碳通量的不确定性
1.7 本研究的科学问题、意义及研究框架
第二章 生物与气候效应对亚热带人工林NEE年际变异的影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 站点概况
2.2.2 数据来源与数据预处理
2.2.3 缺失值插补及碳通量的拆分
2.2.4 经验模型
2.2.5 统计分析
2.3 结果
2.3.1 气候变量及碳通量的年际变异
2.3.2 模型参数与模型的性能
2.3.3 气候效应与生物效应
2.4 讨论
2.4.1 驱动NEE年际变异的气候与生物因子
2.4.2 气候效应与生物效应间的关系
2.4.3 模型的性能、局限与应用
2.5 小结
第三章 生物与气候效应对陆地生态系统NEE年际变异的影响
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 数据来源与站点概况
3.2.2 数据预处理
3.2.3 缺失数据的插补与碳通量的拆分
3.2.4 生物效应与气候效应的拆分
3.2.5 统计分析
3.3 结果
3.3.1 碳通量及生物与气候效应的年际变异
3.3.2 生态系统尺度生物与气候效应的相对贡献
3.3.3 生物与气候效应对生态系统间NEE年际变异差异的影响
3.3.4 生物与气候效应间的关系
3.3.5 模型的性能
3.4 讨论
3.4.1 生态系统尺度上生物效应对NEE年际变异的相对贡献
3.4.2 生物与气候效应对生态系统间NEE年际变异差异的影响
3.4.3 碳循环过程对气候变异的响应方式
3.4.4 模型性能及应用价值
3.5 小结
第四章 气候变异对陆地生态系统NEE的直接与间接影响
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 数据来源
4.2.2 光合与呼吸参数的计算
4.2.3 结构方程模型
4.3 结果
4.3.1 各生态系统类型中气候的直接与间接影响
4.3.2 生态系统水分状况对气候与碳通量关系的影响
4.3.3 模型的性能
4.4 讨论
4.4.1 气候对碳通量的直接影响
4.4.2 气候对碳通量的间接影响
4.4.3 不确定性分析
4.5 小结
第五章 中国陆地生态系统净初级生产力与碳汇的不确定性分析
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 数据来源
5.2.2 数据分析
5.3 结果
5.3.1 中国陆地生态系统NPP的不确定性与年际变异
5.3.2 中国陆地生态系统碳汇的不确定性与年际变异
5.3.3 中国各主要生态系统类型的NPP与碳汇
5.3.4 中国NPP空间格局的不确定性
5.4 讨论
5.4.1 来自数据源的不确定性分析
5.4.2 来自估算方法的不确定性分析
5.4.3 NPP与碳汇的年际变异
5.4.4 NPP空间格局的不确定性分析
5.4.5 国际间的比较
5.5 小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录一 数据信息
附录二 文中所用缩写列表
附录三 攻读博士学位期间完成的论文
后记
【参考文献】：
期刊论文
[1]马尾松菌根化苗木对干旱的生理响应及抗旱性评价[J]. 王艺,丁贵杰. 应用生态学报. 2013(03)
[2]气候变化情景下中国自然植被净初级生产力分布[J]. 赵东升,吴绍洪,尹云鹤. 应用生态学报. 2011(04)
[3]基于MODIS数据的2002～2006年中国陆地NPP分析[J]. 王李娟,牛铮,旷达. 国土资源遥感. 2010(04)
[4]近50年中国光合有效辐射的时空变化（英文）[J]. 朱旭东,何洪林,刘敏,于贵瑞,孙晓敏,高彦华. Journal of Geographical Sciences. 2010(06)
[5]Spatial Interpolation of Daily Precipitation in China:1951-2005[J]. 李维京,Chang-Hoi HO,钱维宏. Advances in Atmospheric Sciences. 2010(06)
[6]Simulation and Evaluation of Terrestrial Ecosystem NPP with M-SDGVM over Continental China[J]. 毛嘉富,丹利,王斌,戴永久. Advances in Atmospheric Sciences. 2010(02)
[7]雨雪冰冻灾害对中亚热带人工林的影响——以江西省千烟洲为例[J]. 马泽清,王辉民,王绍强,李庆康,王义东,汪宏清. 植物生态学报. 2010(02)
[8]1981～2000年中国陆地生态系统NPP时空变化特征分析[J]. 王磊,丁晶晶,季永华,梁珍海,阮宏华,刘世荣. 江苏林业科技. 2009(06)
[9]基于净初级生产力的中国生态足迹均衡因子测算[J]. 刘某承,李文华. 自然资源学报. 2009(09)
[10]Uncertainty analysis of CO2 flux components in subtropical evergreen coniferous plantation[J]. LIU Min1,2,3, HE HongLin1, YU GuiRui1, LUO YiQi4, SUN XiaoMin1 & WANG HuiMin1 1 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2 Gradute School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3 School of Geography Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China; 4 Department of Botany and Microbiology, University of Oklahoma, 770 Van Vleet Oval, Norman, OK 73019, USA. Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2009(02)
硕士论文
[1]近五年来中国陆地植被净第一性生产力时空变化特征分析[D]. 张海龙.南京师范大学 2006
本文编号：3652882
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