中国陆地碳收支评估的生态系统碳通量联网观测与模型模拟系统

1 立项背景 减缓和适应气候变化是人类社会面临的重大挑战.陆地生态系统碳通量及其过程观测研究是陆地生态系统碳收支定量评估和有效碳管理的科学基础.针对我国区域陆地生态系统碳收支评估和气候变化研究的重大需求,解决碳通量观测技术和区域碳评估方法的系列技术难题,在中国科学院重大项目"中国陆地和近海生态系统碳收支"、国家973计划课题"典型陆地生态系统碳通量/储量的对比研究"、国家自然科学基金重大项目"我国陆地生态系统对全球变化的响应与适应性样带研究"、国家自然科学基金对外合作与交流项目"基于通量观测网络的生态系统碳循环过程与模型综合研究"等的支持下,在国内率先创建了服务区域碳收支评估的陆地生态系统碳通量联网观测与模型模拟系统.     

OCEANS计划发展研讨会召开

海洋生物地球化学与生态系统分析(OCEANS)是IGBP拟启动的新的全球变化研究计划,973计划项目“东海生态系统动力学与生物资源的可持续利用”项目组专家对此非常关注。2003年1月,项目组的8位专家参加了在巴黎召     

"人类-生物地球化学循环"概念

人类参与对自然的作用,改变原有的地球化学平衡,形成新的生物地球化学过程--"人类-生物地球化学过程".这是地球生态系统进化的质变.它对人类在地球上生存提出严重挑战.     

香山科学会议第226-229次学术讨论会简述

20 0 4年 5— 6月 ,香山科学会议召开了第 2 2 6—2 2 9次学术讨论会 ,与会专家就“分子和塑料电子学与光子学”、“系统、控制与复杂性科学”、“陆架边缘海生态系统与生物地球化学过程”和“富勒烯科学的发展与应用研究”等科学前沿问题进行了广泛的学术交流和深入的研讨。一、分子和塑料电子学与光子学　　分子和塑料电子学与光子学是当前多学科交叉的前沿领域 ,其研究目标是利用有机分子 /高分子等相关材料 ,研发具有极快响应速度、极大信息容量和极高转换效率的新型材料与器件 ,在信息科学与技术领域推动新的发展。　　香山科学会议于 …     

若干重大地质环境突变的地球生物学过程

地球环境的变化直接关系到人类社会的可持续发展,没有对重大地质环境演变规律的全面认识,难以应对当前变化着的气候和环境。物理、化学与生命运动相互交织的动力学过程共同控制着地球环境的变迁。生命过程如何响应与反馈地球环境的变化,是地球科学领域一个亟待解决的重大科学问题。距今2.52亿年二叠纪—三叠纪之交的动物大灭绝,以及大约6亿年前埃迪卡拉纪一系列生物群的出现均显示,大气环境(如温度、氧气含量)、古海洋水化学条件(如缺氧、硫化等)是重大地质突变期直接影响或控制宏体生物的演化与发展的关键环境因素。重大地质突变期的不同地质微生物功能群不仅灵敏地记录了气候、环境与生态系统的变化乃至太阳活动,而且它们还积极参与地球环境的改造,使地球环境处于一个能够不断自我调节的状态。     

海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应研究进展

海洋储碳机制及其对全球变化的响应是当前全球变化研究领域的重大科学问题,也是薄弱环节和难点所在,如何阐明典型海洋生态系统固碳过程和储碳机制,评估全球变化的影响,并进一步探寻古海洋沉积记录及其与现代过程的关联,建立海洋典型生态系统沉积碳库变动与全球变化联系仍是当前全球变化研究的核心问题。针对这一重要科学问题,国家重点研发计划"全球变化及应对"重点专项"海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应"项目,围绕核心主题"固碳过程-储碳机制-酸化影响-碳库变动"开展了系统的研究。近两三年来研究工作取得若干显著进展,较系统地阐明了西太平洋中低纬度边缘海浮游植物群落的时空格局、多样性特征与演变机制,深入揭示了海洋酸化抑制固氮束毛藻固氮和生长及其机理,揭示了南海珊瑚钙化对气候变化和海洋酸化的响应,为进一步深入阐明海洋生态系统储碳的调控机制及其对全球变化的响应这一科学问题奠定了良好的基础。     

海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应

海洋是地表系统中最大的碳库,在全球碳循环中起着举足轻重的作用,显著影响地球气候系统。生物泵和微型生物碳泵是海洋储碳的两个重要途径,其储碳效率在很大程度上决定了海洋和大气中的碳库变动,是碳增汇的关键过程。本项目目标是阐明海洋固碳过程和储碳机理,诠释海洋酸化对固碳和储碳的影响,建立古海洋沉积碳库变动与全球变化的关联,深入揭示海洋生态系统储碳过程的多尺度调控机理。项目将从现代生物地球化学过程入手,研究不同层级水平上海洋生态系统的固碳过程、储碳机制及其对海洋酸化的响应;并结合不同沉积系统近2000年来的碳库变动,以及工业革命以来高分辨率的海水温度、p H值和碳库记录,探讨海洋碳库变动对自然变化和人类活动的响应机制,阐明生物泵和微型生物碳泵储碳的调控机理。项目的实施将显著提升我国在海洋碳循环和储碳机制研究领域的国际地位,为我国制定应对气候变化和实施海洋碳增汇政策提供科技支撑。     

香山科学会议第303-306次学术讨论会简述

2007年6月12日至7月12日,香山科学会议相继召开了以“‘数字中国’发展战略:从科学到行动”、“氡及其子体健康危害与控制”、“近海可持续生态系统与全球变化影响”和“多铁性材料的发展与挑战”为主题的4次学术讨论会(第303—306次),内容涉及信息技术、环境健康、海洋生态和材料科学等方面。“数字中国”发展战略:从科学到行动“数字地球”概念由美国前副总统戈尔于1998年提出,它是通过地理空间信息技术、计算机网络通信技术、人工智能等高技术与地球科学技术的高度综合集成,构建信息化的虚拟地球,开辟人类认识地球的新途径。“数字中国”…     

森林结构和功能性状精准监测及其对全球变化的响应机制研究

我国森林生态系统正面临着全球气候变化和人类活动等多重威胁,其结构与功能性状是反映森林生态系统碳固存等功能与状况的关键要素。受观测手段的限制,森林结构和功能性状调控森林生态系统碳循环过程对全球变化的响应与适应机制仍不清晰,影响全球变化下我国森林生态系统固碳能力预测的精度。针对上述科学问题,通过遥感观测系统研发、野外联网观测、数据采集分析、模型构建与情景模拟,在建立森林结构和功能性状数据集、解析其耦合机制对森林生产力调控作用的基础上,优化生态系统模型、预测未来气候变化情境下我国典型森林生态系统的固碳能力。研究结果既能够为我国森林生态系统联网监测与研究提供技术支撑,也能够为制定固碳减排政策提供科学依据。     

大尺度土地利用变化对全球气候的影响

全球变化研究国家重大科学研究计划"大尺度土地利用变化对全球气候的影响"项目集中了国内外土地利用、气候、生态等领域的高水平研究机构,从"全球视角"出发,通过国际对比揭示与评估局地、区域和全球尺度土地利用/土地覆盖变化(Land-Use and Land-Cover Change,LUCC)过程对气候变化与生态系统的影响,不仅可以为全球变化与地球系统模式研究提供理论基础,而且对于科学调控人类土地利用行为,缓减与适应全球气候变化具有重要意义。本文简要介绍了该项目近5年取得的重要研究成果。     

陆地生态系统对气候变化的脆弱性评价与适应性管理

气候变化导致的生态系统脆弱性正在不断加剧,针对气候变化采取稳健的适应政策已经成为全球共识。本文重点探讨了气候变化背景下陆地生态系统脆弱性评价与适应性管理的国内外研究现状,指出了当前脆弱性评价与适应性管理面临的主要难点,介绍了中国在陆地生态系统脆弱性评价与适应性管理方面取得的最新研究进展。在此基础上,提出了未来迫切需要开展的研究任务:不同气候变化区域、不同时空尺度陆地生态系统脆弱性临界点及其调控过程,陆地生态系统脆弱性评价与适应性管理的定向调控,重大气象灾害的陆地生态系统风险评估与应对技术,适应气候变化的可持续生态系统区划与技术示范。     

香山科学会议第506—509、S22、510次学术讨论会简述

2014年10月11—11月12日,香山科学会议陆续召开了主题为:"国际脑重大疾病高峰论坛"、"科学大数据的前沿问题"、"新型航天器中的力学问题"、"生物大分子修饰及其功能的化学干预"、"法医科学与国家安全"、"合成生物学与中药资源的可持续利用"的第506—509、S22、510次学术讨论会。     

海洋生物地球化学与生态系统分析（OCEANS）——一个酝酿中的国际科学计划

本文介绍了正在酝酿中的海洋生物地球化学与生态系统分析(OCEANS)国际计划的核心科学问题,分析了OCEANS与IGBP已有核心计划的区别,指出了该计划重点研究区城和对全球变化敏感的关键过程,分析了该计切实施中面临的难点和可能的突破,提出了我国应尽快开展相应研究的建议。我国陆架海域是国际关注的区域,特色鲜明,在该海域进行相应研究是我国海洋研究进入国际前沿的切入点。     

全球变化对生态系统服务的影响

全球变化通过改变生态系统结构和功能,显著影响了全球生态系统服务的提供,严重威胁了人类的生存环境及社会经济的可持续发展。在综述全球变化对生态系统服务研究的基础上,研究以"压力—状态—响应"框架为主线,主要内容包括:(1)通过对过去30年全球变化背景下主要生态系统的变化及驱动机制分析,揭示全球气候变化对生态系统的影响与作用机理;(2)发展和完善多因子、多元素耦合的生态系统机理模型和全球尺度的生态系统服务评估方法,揭示气候变化对生态系统生产力与碳固持、水源涵养、土壤保持等生态系统主要调节服务的影响机制和效应;(3)在此基础上综合分析全球变化背景下的环境要素特征与生态系统功能和服务,形成面向全球变化的生态功能区划方案,并根据未来气候变化情景下的生态系统服务提供能力,提出适应性管理对策。研究结果对于我国减缓和适应全球气候变化以及提高国际学术影响力具有重要意义。     

香山科学会议第491—495次学术讨论会简述

2014年4月16日至5月12日。香山科学会议陆续召开了主题为：“中国‘玻璃地球’建设的核心技术与发展战略”、“大宗化学品可持续化工-生物融合转化过程的关键科学问题”、“含重金属传统药物与安全”、“高强度环境变化下我国南方地区水安全面临的新挑战”、“基因组编辑前沿技术：应用、生物安全与伦理”的第491-495次学术讨论会。     

全球变化对生态脆弱区资源环境承载力的影响研究

我国生态脆弱区占国土面积的一半以上,在全球变化和人类活动双重影响下,其生态服务功能逐渐减弱,资源环境承载力下降,严重威胁着区域生态安全与可持续发展。尽管国内外学者已对资源环境承载力的概念体系、评估方法等开展了大量研究工作,但是对生态脆弱区资源环境承载力形成过程及其对全球变化响应机理的认识还不够深入,致使其理论体系和评估方法还不够完善,关于全球变化对生态脆弱区资源环境承载力影响的评估结果还存在很大不确定性。本项目以我国典型生态脆弱区为对象,采用联网观测、联网控制实验、样带—区域调查等手段,开展关键资源环境要素时空变化特征和过程及其对全球变化的响应机理研究,发展资源环境承载力形成理论和生态系统演变与突变转型理论,构建资源环境承载力与资源环境系统脆弱性评估的指标体系及软件平台,准确评估全球变化对生态脆弱区资源环境承载力的影响,确定全球增暖1.5℃情景下的资源环境系统发生转折的阈值,编制生态脆弱区资源环境承载力和资源环境系统脆弱性高精度分布图,服务于国家对生态脆弱区生态安全与可持续发展的重大需求。     

全球变化对北半球木本植物多样性的影响研究

物种多样性的形成和维持机制是20世纪亟待解决的25个重大科学问题之一,其研究是生物多样性保护和利用的基石。北半球木本植物具有极其重要的生态价值,在东亚的多样性最高,尤其是中国具有丰富的森林类型、大量的木本特有种和孑遗种,对全球变化敏感。晚新近纪以来的全球气候震荡,特别是人类世以来的全球变化不断重塑物种的分布和多样性格局,亟需深入认识植物多样性的形成与维持机制及其对全球变化的响应,并据此制定科学的保护策略。本项目针对北半球木本植物多样性格局是如何形成的、生态多样性如何响应全球变化、未来全球变化情景下如何保护中国的植物多样性等3个问题开展研究,阐明北半球木本植物多样性格局的成因和响应全球变化的机理,揭示东亚地带性森林群落多样性与生态功能维持和响应气候变化的机制;建立北半球木本植物及其生态信息平台,预测未来中国珍稀濒危木本植物分布与适应性变化趋势,提出保护对策。     

全球72％人口缺乏足够的自然资源

英国《自然—可持续性》杂志不久前发表的一项分析报告显示,在2017年,全球72％的人口面临自然资源缺乏的问题.该研究进一步凸显了国民经济受自然资源制约的脆弱性,同时警示了"资源安全"对消除贫困的重要性. 随着人类对自然资源的需求日益超过地球生物的再生速度,环境恶化正在加速,如温室气体累积、海洋酸化和地下水消耗,其产生的后果是生态系统更新生物量的能力(即"生物能力")正在成为人类经济发展的瓶颈.然而,保持进步、消除贫困需要充足的自然资源,或者国家能以足够的资金从国外市场购买所需物品.如果两个条件都不满足,该国就可能陷入"生态贫困"陷阱,即一国自然资源不足以提供足够的食物、纤维制品、建材和碳封存等要素.     

青藏高原重大冻土工程的基础研究进展与展望

国家重点基础研究发展计划"973"项目"青藏高原重大冻土工程的基础研究"(2012CB026100)实施5年来,围绕构筑物群相互热作用机制及其与冻土环境变化的响应过程、冻土区构筑物稳定性和工程服役性能的评价方法与理论、冻土工程走廊构筑物群致灾因子与灾害评估指标体系三大科学问题开展系统研究。在走廊冻土变化及其灾害时空演化规律、多年冻土地基热、力响应的多因素耦合机制、冻土工程构筑物基础稳定性与服役性能的评价与预测、冻土工程走廊构筑物相互作用及其对环境变化的响应、冻土工程灾害评估及其防治对策等方面进行了系统而全面的基础研究工作,推动了冻土工程学科的进一步发展,维护了我国冻土工程研究的国际领先地位,研究成果将为高原工程走廊重大冻土工程规划、建设、维护和生态环境屏障建设提供科学基础。本文对项目研究的主要突出进展做了介绍,并对未来的研究工作进行了展望。     

从群落到生态系统:是研究层级的提升还是研究范式的转换?

生态系统概念在群落生态学遭遇危机的背景下提出,群落概念和生态系统概念实际上均被用于指称基本的自然单元,其差异并不是指涉范围的大小而是看待自然的视角。与群落只将生物作为构成基质不同,生态系统将"物理—化学—生物"要素均作为构成基质,这让生态学命题的构建可以更贴近物理学范式,也为热力学定律成为生态学的高阶原则留下理论空间。但这一范式转向并不彻底,因为对生态系统功能的解释仍然依赖于群落生态学,这也说明生态学并不能用物理学语言彻底表征。