中国陆地生态系统过程及对全球变化响应与适应的模拟研究PDF电子书下载

第一章 CEVSA模型及其改进和发展 1

1.1 CEVSA模型简介和主要构成 1

1.1.1 CEVSA模型简介 1

1.1.2 CEVSA模型的主要构成 2

1.1.3 CEVSA模型的应用概述 3

1.2　生物物理子模型 3

1.2.1 蒸散和土壤水分动态的模拟 3

1.2.2　辐射的计算 4

1.3　植物生理生长子模型 5

1.3.1　植物的光合作用 5

1.3.2　CO2供应和气孔导度 6

1.3.3　植物的氮吸收和自养呼吸 8

1.3.4 净初级生产力（NPP）的计算过程 9

1.3.5 分配和凋落的模拟 9

1.4 土壤碳氮分解子模型 9

1.5 CEVSA模型的发展——CEVSA2的建立 12

1.5.1 物候的参数化和LAI动态的模拟 12

1.5.2 蒸散和土壤水分动态的模拟 14

1.5.3 净初级生产力的计算 15

1.5.4　分配和凋落的模拟 15

1.6 CEVSA2的验证和评价 19

1.6.1 通量观测站点的基本情况和评价方法 19

1.6.2 CEVSA2在通量观测站点的验证 28

1.6.3 CEVSA2模型的综合评价 34

参考文献 42

第二章　AVIM模型及其改进和发展 49

2.1　大气—植被相互作用模型（AVIM2）简介 49

2.1.1　模型的总体结构 49

2.1.2　模型的输入与输出 50

2.2 陆面物理过程子模块 51

2.2.1　温度控制方程 51

2.2.2　水分控制方程 51

2.3　植物生理生长子模块 51

2.3.1 光合作用和呼吸作用 52

2.3.2　光合产物的分配方案 53

2.3.3 生物量的形成 53

2.3.4　物候的改进方案 53

2.4　土壤有机碳分解和转换子模块 54

2.4.1　模块的结构和组成 54

2.4.2 与陆面物理过程子模块和植物生理生长子模块的耦合 55

2.5　AVIM2的检验和验证 56

2.5.1 荷兰Loobos森林水、热、碳通量的模拟与比较 56

2.5.2　千烟洲人工林碳贮量和储碳潜力的模拟 59

参考文献 64

第三章 GLOPEM与CEVSA耦合模型：发展、验证与应用 66

3.1 GLOPEM-CEVSA耦合模型 66

3.2 GLOPEM-CEVSA模型对典型森林生态系统碳通量的模拟及其验证分析 70

3.2.1　研究地点 70

3.2.2 用于模型验证的数据 71

3.2.3　模型验证结果 74

3.2.4　结论与讨论 84

3.3 基于GLOPEM-CEVSA模型的中国净生态系统生产力的模拟 87

3.3.1　模型驱动数据 87

3.3.2　模型参数 88

3.3.3　模型初始化 90

3.3.4　模拟结果 90

3.3.5　结论与讨论 98

参考文献 99

第四章 陆地生态系统碳循环模型数据融合研究 106

4.1　模型数据融合的概念和组成 107

4.1.1　模型数据融合的概念 107

4.1.2　模型数据融合的组成 108

4.2　模型数据融合的主要方法 112

4.2.1 Levenberg-Marquardt方法 113

4.2.2 基于贝叶斯估计的MCMC方法 113

4.2.3　卡尔曼滤波 114

4.2.4　遗传算法 115

4.3　模型数据融合在陆地生态系统碳循环研究中的应用 115

4.3.1　碳循环模型参数的反演 116

4.3.2 降低碳循环模型的不确定性 117

4.3.3 评估模型结构 118

4.3.4 区域及全球尺度的碳通量模拟研究 118

4.4　影响模型数据融合研究的重要因素 119

4.4.1　优化算法 119

4.4.2　数据误差 120

4.4.3　模型结构 122

4.4.4　数据信息 124

4.5　模型数据融合研究中存在的问题和展望 124

4.5.1 复杂陆地生态系统过程模型的参数估计方法 125

4.5.2　参数估计和模型模拟结果的不确定性分析 125

4.5.3 区域及全球尺度碳循环的模型数据融合方法研究 125

参考文献 125

第五章 陆地生态系统模式与气候模式的耦合 130

5.1　生态系统模式与气候系统模式耦合的原理和方法 130

5.1.1 生物圈是地球系统中的基本组成部分 130

5.1.2 生态系统模式与气候系统模式耦合的原理和方法 130

5.1.3 生态系统模式与气候模式耦合系统的功能 132

5.2　陆地生态系统与全球气候模式的耦合 133

5.2.1　耦合模式简介 133

5.2.2　全球平均气候态的模拟 134

5.2.3　全球生态系统特征量的模拟 140

5.3　陆地生态系统模式与区域气候模式的耦合 144

5.3.1 模式简介 144

5.3.2 区域（东亚）平均气候态的模拟 144

5.3.3 区域（东亚）陆地生态系统变量模拟 152

参考文献 155

第六章 平均气候态下中国区域水、热通量的时空格局 157

6.1 中国区域能量通量的模拟与源于实测资料计算结果的比较 157

6.1.1　净辐射通量空间分布格局 157

6.1.2　感热通量空间分布格局 158

6.1.3　潜热通量空间分布格局 161

6.2　土壤湿度的模拟与比较 161

6.2.1 中国区域年平均土壤湿度的空间分布 161

6.2.2　土壤湿度模拟的验证 162

6.3 中国区域能量、水分的区域差异和季节变化特征 164

6.3.1 自然地理区域水、热通量的年平均状况 165

6.3.2 自然地理区域能量通量的季节变化特征 166

6.4　青藏高原地表能量通量估算 168

6.4.1 青藏高原年平均地面能量通量 168

6.4.2 青藏高原地表能量通量的季节特征 170

6.4.3　结论与讨论 171

参考文献 172

第七章 中国陆地生态系统碳储量空间分布格局 174

7.1 中国陆地生态系统土壤碳储量和碳密度的空间分布格局 175

7.1.1 应用CEVSA模型模拟中国陆地生态系统土壤碳储量和碳密度的空间分布 175

7.1.2 AVIM2模拟的中国区域土壤碳密度空间格局 180

7.1.3 中国区域土壤碳密度模拟结果比较 181

7.2 中国陆地生态系统植被碳贮量、碳密度的空间分布 182

7.2.1 CEVSA模拟的中国陆地生态系统植被碳贮量、碳密度空间分布 182

7.2.2 AVIM2模拟的中国区域植被地上与地下部生物量 186

7.2.3　植被碳密度模拟值与其他研究结果的比较 188

参考文献 189

第八章 中国陆地生态系统碳通量的空间分布格局 192

8.1 中国陆地生态系统净初级生产力（NPP）的空间分布格局 193

8.1.1 CEVSA模拟的中国陆地生态系统NPP的空间分布 193

8.1.2 AVIM2模拟的中国区域NPP空间分布 198

8.1.3　模型模拟的NPP与其他研究结果的比较 198

8.2 中国陆地生态系统土壤呼吸的空间分布格局 200

8.2.1 土壤呼吸的空间分布 200

8.2.2　与基于观测值估算的土壤呼吸数据的比较 200

8.3 中国陆地生态系统净生态系统生产力（NEP）的空间分布格局及其演变机制 202

8.3.1 NEP空间格局变化 203

8.3.2 不同气候带NEP的空间分布 204

8.3.3 不同土地覆被类型的NEP分布 207

参考文献 208

第九章 中国陆地生态系统碳通量的动态变化及其对气候变化的响应 210

9.1　净初级生产力（NPP）的时间变化及其对气候变化的响应 210

9.1.1 NPP时间变化 211

9.1.2 NPP变化与气候变化的关系 212

9.2　土壤异养呼吸（HR）的时间变化及其对气候变化的响应 216

9.2.1 土壤呼吸的时间变化 216

9.2.2 土壤呼吸变化与气候变化的关系 218

9.3　NEP的时间变化及其与气候变化的关系 219

参考文献 223

第十章　未来气候变化对中国陆地生态系统碳循环影响 226

10.1　未来气候变化对典型陆地生态系统水碳交换的影响 226

10.1.1 气候变化对千烟洲亚热带常绿人工针叶林水碳通量的影响 226

10.1.2 气候变化对哈佛温带落叶阔叶林水碳通量的影响 228

10.1.3 气候变化对长白山温带针阔混交林水碳通量的影响 233

10.2　21世纪中国陆地生态系统碳通量对气候变化和CO2浓度变化的响应 235

10.2.1　B2气候变化情景介绍 235

10.2.2　模拟方法 236

10.2.3 未来气候变化情景下中国区域NEP、NPP、植被碳和土壤碳的变化 236

10.2.4 未来气候变化情景下中国区域碳通量变化的空间分布格局 239

10.2.5 大气CO2浓度增加对中国陆地生态系统碳循环影响 241

10.2.6 模型研究的不确定性讨论 241

10.3　21世纪中国陆地生态系统碳源汇的可能变化 242

参考文献 244

第十一章 中国自然生态系统对气候变化的脆弱性评价研究 247

11.1　生态系统对气候变化的脆弱性评价研究概述 247

11.1.1　脆弱性研究的主要方法 249

11.1.2 生态系统脆弱性研究中存在的主要问题 251

11.2　CEVSA模型在生态系统脆弱性评价研究中的应用 252

11.2.1 适用于脆弱性评价的CEVSA模型改进 252

11.2.2 CEVSA-Vul模型模拟的中国潜在自然植被分布格局及其验证 254

11.2.3 基于CEVSA-Vul模型的脆弱性评价方法 258

11.3 中国自然生态系统对气候变化的脆弱性评价 260

11.3.1　植被分布格局对气候变化的脆弱性评价 260

11.3.2 中国自然生态系统功能对气候变化的脆弱性评价 264

11.3.3 中国自然生态系统气候脆弱性综合评价 265

11.3.4 中国自然生态系统脆弱性的区域差异分析 267

11.3.5 中国自然生态系统脆弱化机理分析 268

11.4　生态系统脆弱性评价的未来发展 269

参考文献 270

第十二章 中国森林植被碳储量及造林的影响 274

12.1　基于森林清查资料的森林碳储量估算方法 274

12.1.1　数据基础 274

12.1.2　基于森林清查资料的森林碳储量估算方法 275

12.1.3 中国森林生物量估算模型 278

12.1.4 中国人工林生物量估算模型 280

12.2 中国森林生态系统植被碳储量 282

12.2.1 中国森林资源现状及时空变化特征 282

12.2.2 中国森林植被碳储量的时间变化特征 285

12.2.3 中国森林植被碳储量的空间分异格局 287

12.3　造林对森林生态系统植被碳储量和碳平衡的影响 289

12.3.1 中国人工林概述 289

12.3.2 中国人工林植被碳储量和碳平衡 292

12.3.3 造林对森林生态系统植被碳储量和碳平衡的影响 296

12.4　林业重点工程对森林生态系统碳储量和碳平衡的影响 298

12.4.1 中国林业重点工程概述 298

12.4.2　林业重点工程植被碳储量估算方法 302

12.4.3 中国林业重点工程对森林生态系统植被碳储量和碳平衡的影响 303

参考文献 312

第十三章 适应性碳管理对中国农田土壤碳吸收的影响 314

13.1　适应性农业土壤碳管理的意义与途径 314

13.1.1　农业土壤碳吸收的重要性 314

13.1.2　人类活动对土壤碳库的影响 315

13.1.3　增加农业土壤碳吸收的途径 316

13.2　农业管理对土壤碳吸收影响的评估方法 319

13.2.1 几种常用的区域尺度土壤碳吸收潜力的估算方法 319

13.2.2 应用CEVSA和GLOPEM耦合模型估计适应性农业管理对土壤碳吸收的影响 320

13.3　不同农业管理措施下的土壤碳变化特征 322

13.3.1 增强农田土壤碳吸收的管理方案与情景 322

13.3.2 不同农业管理措施情景下的土壤碳变化特征 323

13.4 中国土壤碳吸收潜力及空间格局 324

13.4.1 不同农业管理措施情景下土壤碳吸收潜力 324

13.4.2 土壤碳吸收潜力的空间格局及影响因素 326

13.4.3 不实施秸秆还田对土壤潜在碳库的影响 328

13.5 中国农田土壤固碳能力与世界其他区域研究结果的比较 329

参考文献 330