研究論文
陳報(bào)章研究團(tuán)隊(duì)在碳追蹤同化系統(tǒng)研發(fā)及其應(yīng)用研究方面取得重要進(jìn)展
文章來(lái)源： | 發(fā)布時(shí)間：2014-06-19 | 【打印】 【關(guān)閉】
陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯強(qiáng)度的空間格局、動(dòng)態(tài)變化及其環(huán)境控制因子是預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化、管理自然資源、優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以及控制溫室效應(yīng)增強(qiáng)的基礎(chǔ)，是目前全球變化生態(tài)學(xué)研究最為重要的前沿領(lǐng)域之一，但不同區(qū)域及全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)空異質(zhì)性以及研究方法和數(shù)據(jù)的局限性，使得目前對(duì)陸地生態(tài)系碳源/匯強(qiáng)度的估算還存在很大的不確定性，且一直是困擾全球碳循環(huán)及全球變化研究的瓶頸問題。
美國(guó)國(guó)家海洋與大氣局（NOAA）研發(fā)的以北美為重點(diǎn)嵌套區(qū)的全球碳追蹤同化系統(tǒng) (CarbonTraker-NA)，以其在跨尺度、多源觀測(cè)數(shù)據(jù)融合、模型同化等方面的優(yōu)勢(shì)，自2007年誕生之日起，就受到廣泛的關(guān)注。陳報(bào)章研究員自2009年6月回國(guó)，即開始著手組建團(tuán)隊(duì)、研發(fā)中國(guó)碳同化追蹤器 (CarbonTraker-China)。在研發(fā)過程中，得到了美國(guó)國(guó)家海洋與大氣局Peter Tans院士所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)和荷蘭瓦特林根大學(xué)Wouter Peters教授所領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)的大力支持與精誠(chéng)合作，并得到中-荷合作項(xiàng)目（NWO VIDI Grant (864.08.012) and the Chinese-Dutch collaboration by the China Exchange Program project (12CDP006)的支持，歷時(shí)近5年的艱苦努力，中科院碳追蹤同化系統(tǒng)—中國(guó)碳追蹤器 (CarbonTraker-China, CAS)終于誕生了。這個(gè)系統(tǒng)的命名和成果發(fā)布，得到了NOAA和歐洲的官方認(rèn)可。
中科院碳追蹤同化系統(tǒng)是繼NOAA的CarbonTracker和歐洲CarbonTracker-Europe之后的全球第三個(gè)完整的全球尺度嵌套式碳同化系統(tǒng)。該系統(tǒng)以雙向嵌套同化技術(shù)為核心，以陸地生態(tài)系統(tǒng)模型模擬結(jié)果為先驗(yàn)通量，依據(jù)海洋碳源/匯、人為排放以及生物質(zhì)燃燒等CO2排放數(shù)據(jù)以及全球網(wǎng)格化氣象數(shù)據(jù)為初始化數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)大氣傳輸模型TM5, 利用基于算子分裂算法和Parent-Children網(wǎng)格間信息的雙向傳輸技術(shù)的雙向嵌套式大氣傳輸模式，模擬出全球6×4度、中國(guó)1×1 度 CO2濃度的時(shí)空分布圖； 在此基礎(chǔ)上, 結(jié)合地基CO2濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用集合卡爾曼平滑（Ensemble Kalman Smooth）方法對(duì)大氣CO2濃度和通量進(jìn)行數(shù)據(jù)同化, 計(jì)算出陸地表層CO2源/匯時(shí)空動(dòng)態(tài)分布。該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)在于：在對(duì)全球碳源匯進(jìn)行統(tǒng)一估測(cè)的基礎(chǔ)上，研究者根據(jù)需要可設(shè)置不同的重點(diǎn)研究區(qū)，可減少設(shè)置側(cè)邊界條件所帶來(lái)的不確定性。
中科院碳追蹤同化系統(tǒng)與北美和歐洲碳同化系統(tǒng)的主要區(qū)別表現(xiàn)在：（1）根據(jù)中國(guó)地理和空間生態(tài)系統(tǒng)特征，調(diào)整、優(yōu)化模型算法，強(qiáng)化中國(guó)區(qū)陸地碳匯的模擬；（2）收集和整理中國(guó)區(qū)的排放源數(shù)據(jù)、中國(guó)及周邊地區(qū)的CO2觀測(cè)數(shù)據(jù)，提高中國(guó)陸地碳/匯模擬精度。對(duì)中國(guó)和亞洲的估算結(jié)果， 明顯優(yōu)于其他兩個(gè)系統(tǒng)。詳細(xì)信息請(qǐng)瀏覽網(wǎng)頁(yè)http://www.carbontracker.net/。 該研究在中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA05040403）、科技部 863重點(diǎn)項(xiàng)目（2013AA12200）和973項(xiàng)目（2010CB950704)的共同資助下完成。
該團(tuán)隊(duì)把中科院碳追蹤同化系統(tǒng)應(yīng)用到中國(guó)過去10年和亞洲過去5年陸地生態(tài)系統(tǒng)碳通量空間格局及動(dòng)態(tài)變化的研究中， 相關(guān)成果分別發(fā)表在美國(guó)地球物理學(xué)會(huì)主辦的期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres（IF=3.174，中科院SCI期刊分區(qū)：二區(qū)）和歐洲地球物理學(xué)會(huì)主辦的期刊Atmospheric Chemistry and Physics (IF=5.51，中科院SCI期刊分區(qū)：一區(qū)TOP)。
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