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.     

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。     

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。     

多重压力下近海生态系统可持续产出与适应性管理的科学基础

本项目围绕"多重压力影响下近海生物地球化学过程对典型生态系统功能的作用机理"和"典型生态系统的资源可持续利用对多重压力的响应"这2个关键科学问题,针对多重压力对近海生态系统产出的影响进行深入的研究,提高预测的水平,为实现我国近海生态系统的可持续产出与适应性管理提供科学依据。项目选择东海陆架与山东半岛为研究对象,以生物地球化学过程与食物网的相互作用为主线,紧扣2个科学问题开展了以下3个方面的研究工作:多重压力对近海典型生态系统中生物地球化学循环的调控作用、东海陆架缺氧区生态系统的功能对多重压力的响应过程和近海典型增养殖区的食物生产对多重压力的适应性响应机制。通过项目的实施,提高了海洋生态系统多学科交叉与整合研究队伍的能力建设,进一步丰富和完善了近海生态系统数据系统和资料共享平台。     

《京都议定书》生效后我国耕地土壤碳循环研究若干问题

地球系统碳循环与全球变化研究的一个重要任务是阐明陆地生态系统的碳汇演变及其对日益升高的大气CO2 的收集与固定能力以及未来趋势。土壤有机碳是地球陆地生态系统最重要和活跃的碳库,同时又是土壤肥力和基础地力的最重要的物质基础,它影响着耕地生产力及其稳定性。随着《京都议定书》的生效,农业土壤碳循环及固碳潜力的研究将越来越成为国际全球变化研究中的主流趋势,国际科学界十分关注人为利用管理下土壤固碳潜力的变化。配合土壤固碳机理及其影响因素的研究,分析与预测未来通过改变管理政策与农业技术途径而可能达到的固碳能力成为今后研究的发展方向。我国农业面临着稳定耕地生产能力和补偿工业温室气体减排的压力和挑战,但我国耕地地力不稳、有机碳水平较低的现状又为实行固碳农业带来了机遇。我国所处的自然环境和社会经济背景条件的特殊性决定了我国耕地农业利用与土壤碳循环的特殊性,而这种特殊性对耕地土壤固碳潜力及其过程的影响是国际陆地生态系统碳循环研究中没有解决而又只能由我国自己来解决的重大科学理论问题。当前,我国急迫需要启动对耕地土壤碳循环与固碳潜力及其调控途径的重大基础研究,摸清国家尺度耕地土壤的固碳能力,认识耕地固碳与生产力保持的耦合机制,明确耕地土壤固碳与稳     

复杂性科学视角下的社会生态系统可持续性分析

绿色发展与可持续发展体现了社会生态系统结构和演化的复杂性与可持续性。社会生态系统是一种复杂适应系统,其复杂性主要体现为:具有非线性层级结构、具有适应性演化机制和表现出共同进化过程。社会生态系统的可持续性则主要表现为自稳定性、自组织性和自适应性等特征。社会生态系统在演化过程中,在一定条件下,能够维持自己的整体有序结构;能够根据规则调整系统的内部结构,甚至改变规则以适应不断变化的外界环境,从而使系统突现出新的结构和功能,表现出一种适应性的有序演化过程。社会生态系统的可持续性分析为绿色发展的理论建构提供了新的视角和研究进路。     

中国海岸带和沿海地区全球变化综合风险研究

全球变化综合风险取决于致灾因子的危险性与承灾体的暴露度和脆弱性的相互作用。鉴于我国海岸带和沿海地区的全球变化综合风险格局存在极大不确定性,包括多致灾因子的叠加影响、多承灾体的暴露度和脆弱性的动态变化等,亟需深入开展全球变化综合风险研究。研究气候变化背景下海平面变化与台风和风暴潮等极端气候事件的演变规律、区域性特征、叠加放大效应和未来变化趋势,阐明我国海岸带和沿海地区致灾因子的危险性分布特征及其对生态系统、渔业资源、港口建设和社会经济等承灾体的影响机理与成灾机制,以及承灾体脆弱性的量化及等级划分;研发多致灾因子—多承灾体综合风险评估及空间区划等关键技术,评估海岸带和沿海地区全球变化综合风险,编制高分辨的海岸带和沿海地区致灾因子的危险性、承灾体的脆弱性及综合风险多尺度分布图。研究成果的应用与推广,将满足我国沿海地区应对气候变化、防灾减灾和社会安全的迫切需求,对维护我国沿海地区社会和谐稳定、保障国家安全具有重大意义。     

祁连山土壤呼吸沿环境梯度变化规律的研究

“祁连山土壤呼吸沿环境梯度变化规律的研究”系甘肃祁连山水源涵养林研究院与中国林业科学研究院森林生态环境研究所合作研究的国家自然科学基金项目（30271071）。该研究旨在填补祁连山和内陆河地区土壤呼吸本底资料的空白,为正确评价祁连山土壤系统乃至陆地生态系统在全球变化中的地位和作用提供依据。     

中国陆地生态系统碳收支

中国是全球CO2排放总量最大的国家之一,因此中国陆地生态系统的碳收支平衡受到科学界和国际社会的普遍关注。本项研究利用3种相互独立的方法,即地面清查结合遥感数据、生物地球化学模型和大气反演模型,定量描述了中国的碳收支及其变化机理。上述3种方法得出的结果十分相近,对中国碳汇大小的估计在0.19—0.24PgC/yr之间。这表明中国的陆地生态系统在20世纪80—90年代吸收了我国同期化石燃料碳排放的28%—37%。同时,中国陆地生态系统碳汇的空间分布并不均匀,主要位于中国南部。研究显示,我国人工林的增加、区域气候变化以及植被恢复尤其是灌丛的恢复是我国陆地生态系统碳储量增加的主要原因。     

基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究进展

大气中CO_2浓度上升是全球气候变暖的重要原因,陆地生态系统碳汇显著减缓了大气中CO_2浓度上升和全球变暖的速度,但具有明显的时空变异性。全球碳同化系统是精确监测全球不同地区陆地生态系统碳汇的有效技术手段。本文将介绍全球碳同化系统的发展动态,国家重点研发计划项目"基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究"的目标和主要研究内容,以及已经取得的主要进展,并展望了未来应用前景。     

增加60亿立方米中国为什么有底气

森林被誉为“地球之肺”,是陆地生态系统的主体和重要资源,是人类生存发展的重要生态保障.若要维护全球生态系统的平衡,确保森林面积是必有之义. “到2030年,中国森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米.”2020年12月12日,中国国家主席习近平在气候雄心峰会上发出了令人振奋的宣言,这也更新了2015年中国国家自主贡献中增加45亿立方米的目标.提升国家自主贡献力度,既对全球合作应对气候变化作出了坚定承诺,也向国际社会彰显了与自身发展水平相称的大国担当.     

中国东部陆地农业生态系统与全球变化相互作用机理研究取得重要进展

由彭少麟研究员和周晓峰教授主持的国家自然科学基金重大项目"中国东部陆地农业生态系统与全球变化相互作用机理研究"(项目编号39899370)取得重要进展.最近,该项目被国际地圈生物圈计划(IGBP)之全球变化与陆地生态系统计划(GCTE)列为核心研究项目,分类级为一等(这是GCTE给予某一研究项目的最高支持),开展该研究的中国东部南北样带被列为IGBP的第15条国际标准样带.这表明该项目已获得国际科学界的承认,项目组所开展的研究已与国际同类研究接轨.去年,该项目被评为国家基础研究十大新闻之一.     

基于可拓的镇域生态环境脆弱性评价研究

良好的镇域生态环境是可持续发展的内在要求,也是城镇居民身心健康的重要保障。本文采用可拓方法对镇域生态环境的脆弱性进行有效评价,针对镇域生态环境特点构建生态环境脆弱性评价指标体系,并应用可拓方法对评价过程建模,用物元等概念对评价过程进行抽象,最后通过综合关联度确定镇域生态环境脆弱性等级。应用该方法对天津市某镇域进行生态环境脆弱性评价,评价结果与专家意见相吻合。     

低温冷害与霜冻调控技术研究

本课题是“十一五”国家科技支撑计划项目“农业重大气象灾害监测预警与调控技术研究”的课题之一。课题目标为：针对我国主要粮棉基地玉米、棉花、小麦以及主要温室园艺作物（番茄与黄瓜等）,研究其在气候变化背景下和农业结构调整过程中,低温灾害发生机理、发展规律、及其影响的新特点,并以此为基础,设计出低温灾害综合治理方案、建立相应的调控与综合防御技术体系。重点开展低温灾害的胁迫诊断、灾害实时监测、灾害调控等关键技术的研究,并通过技术的集成与优化形成综合防灾减灾术体系,较大幅度提高我国农业低温灾害的主动防御能力,明显减少农作物因低温灾害造成的产量和经济损失。     

生态系统隐喻在组织研究中的应用与展望

生态学隐喻是组织研究中采用的一种重要方法,以生态系统隐喻来研究商业网络和组织的战略与管理,有助于把握商业社会的本质。文章在对已有相关文献进行回顾与述评的基础上,归纳了生态系统隐喻在组织研究领域的三种主要应用和贡献。然后通过自然生态系统和组织生态系统对比研究,全面了解生态系统隐喻的价值和局限性,并提出相关研究该如何拓展和深化组织生态系统理论。最后结合我国商业经济的现状,对生态系统隐喻在组织研究领域的运用进行了进一步的展望。     

香山科学会议第435—437次学术讨论会简述

2012年9月25日—10月25日,香山科学会议陆续召开了主题为：＂气候变化科学认识及其应对＂、＂未来电网及电网技术发展预测和对策＂、＂社会经济安全的机理、预警和调控研究＂的第435—437次学术讨论会。     

协同创新组织的适应性管理:方法论建构的视角

协同创新组织是创新驱动发展的中坚力量,其内部管理却受到不确定性和复杂性的制约,需要构建面向协同创新组织的适应性管理方法论。管理对象的不确定性和管理主体的认知理性是该管理方法论的认识论基础。根本性管理目标也需要从传统的效率最大化转向提升制度和技术的适应力。整个管理过程是由"对管理对象的学习"和"对管理的学习"构成的双环学习过程。在实施适应性管理时,管理主体应当根据具体问题的不确定性程度进行动态调整。     

流域水环境质量风险评估技术研究

该研究属“十一五”流域水环境风险评估与预警技术研究与示范项目课题之一,本课题将在“分区、分类、分级、分期”的流域污染控制理念指导下,从环境管理的两大技术支撑体系环境质量评价与环境风险评价人手,围绕当前流域水环境质量评价与风险评价存在的种种问题,研究流域水环境质量评价技术与环境风险评价技术,为我国的流域水环境管理从环境标准管理向环境风险管理的转变提供技术支撑和理论依据。     

生态系统健康评价与可持续发展

健康的生态系统既是自然生命力的根本，也是人类经济活动与可持续发展的重要前提，我国各类生态系统主要在人类活动的干扰驱动下，系统的基本功能已严重紊乱或消失，供给功能也已受到了严重的削弱或丧失，但已普遍地流行“生态系统危机综合症”（ecosystem distress syndrome,EDS.)。危害着人类的生产、生活和健康。本文针对生态系统所患“生态系统危机综合症”，提出了评价生态系统健康的方法以及保护、治理、建设和管理不健康生态系统的对策和措施。