应用BIOME-BGC模型研究典型生态系统的碳、水汽通量——半干旱地区吉林通榆的模拟

摘要

碳是最重要的生命元素之一，它在大气和生物间的交换过程构成了生态学上最重要的过程之一——生产力形成过程。碳循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分，是维持人类生存的物质基础。年降雨量和年蒸发量在某种程度上反映了区域内水资源的丰富程度。随着社会和经济的发展，我国东北西部半干旱区的水资源供需矛盾日益突出。 应用BIOME-BGC模型模拟了国际协同强化观测计划(CEOP)亚洲季风比较研究(cAMP)的一个地面观测基准站半干旱地区通榆2002年10月～2003年9月草地和农田生态系统的CO<,2>和潜热通量，并将模拟结果与通榆“干旱化和有序人类活动”长期观测站涡度相关法测定的观测值进行了比较。 本文的主要结果为： 1.BIOME-BGC模型对草地生态系统CO<,2>通量的模拟不够理想。就草地生态系统而言，植物根系和土壤微生物呼吸速率及其季节变化主要受土壤温度和水分条件的控制。模拟的年最大叶面积指数2.9偏小，导致全年的总初级生产力GPP偏小，扣除植物呼吸作用R<,a>后，净初级生产力NPP为278.9 gC m<'-2>·a<'-1>，最终扣除异养呼吸R<,h>后的净生态系统生产力NEP为43.9 gC m<'-2>·a<'-1>。 2.与草地相比，农田生态系统的NPP较小。主要是由于在非生长季(2002年10月～2003年3月，干季)，2个观测点观测到的降雨(降雨不包括降雪，降雪量没有观测)量有差别。这说明在半干旱地区水分是植被生长最重要的限制因子之一。年最大叶面积指数2.3也偏小，导致全年的GPP偏小，NPP为267.2 gC m<'-2>·a<'-1>，NEP为78.5gC m<'-2>·a<'-1>。 3.在所模拟时段内，草地潜热通量模拟值总体上略大于其观测值，但主要趋势比较吻合，模拟值和观测值均呈单峰型，峰值均出现在2003年8月，其次是7月。由观测值知，草地在观测期内的总降雨量为379.8 mm，年蒸散量ET的模拟值为379.2mm，产流为0。潜热通量模拟值的年累加总量为10296.28 W.m<'-2>，比观测值年累积总量9038.94 W·m<'-2>偏大了13.9％。 4.农田潜热模拟值和观测值的峰值均出现在2003年8月，其次在3月有一个次高峰。农田在模拟时段内的总降水量为349.4 mm，ET的模拟值为349.3 mm，产流为0。潜热通量模拟值的年累加总量为9515.47 W·m<'-2>，比观测值年累积总量9687.56 w·m<'-2>偏小了1.8％。 本文的主要结论为：BIOME-BGC模型对半干旱区通榆的草地和农田生态系统碳(CO<,2>)通量的模拟不够理想，还须改进；对水汽(潜热)通量的模拟则较好。此外，CEOP的观测数据对模型的验证和改进具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

第二章模型与方法

第三章碳(CO2)通量模拟结果与分析

第四章水汽(潜热)通量模拟结果与分析

第五章结论与展望

参考文献

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