Keeling曲線在陸地碳循環(huán)中的應(yīng)用和解析

日期： 2011-04-29

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D. E. Pataki1?J. R. Ehleringer1?L. B. Flanagan2?D. Yakir3?D. R. Bowling1 C. J. Still4,5

1猶他大學(xué)生物系?2 Lethbridge大學(xué)生命科學(xué)系3 Weizmann研究所4加州大學(xué)Berkeley大氣中心?5加州大學(xué)地理系

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GLOBAL BIOGEOCHEMICAL CYCLES, VOL. 17, NO. 1, 1022, doi:10.1029/2001GB001850, 2003

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摘要：光合與呼吸作用對(duì)大氣產(chǎn)生的影響可以被用來研究全球碳匯/源的估計(jì)，以及用于區(qū)分生態(tài)系統(tǒng)通量。因此Keeling plot的研究方法正越來越多地被用于確定生態(tài)系統(tǒng)呼吸(d13CR)的碳同位素組成，以較好地理解生態(tài)系統(tǒng)的同位素鑒別。本文我們分析了來自北美和南美33個(gè)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的146個(gè)keeling曲線，以研究生態(tài)系統(tǒng)呼吸的格局(d13CR)。為了解析來自不同研究的結(jié)果，我們討論了Keeling曲線方法的假設(shè)條件，并推薦了可用于確定生態(tài)系統(tǒng)呼吸的標(biāo)準(zhǔn)方法。方法包括用于解釋x變量誤差的回歸計(jì)算方法，以及夜晚期間生態(tài)系統(tǒng)呼吸的估計(jì)。我們統(tǒng)一計(jì)算了所有生境的生態(tài)系統(tǒng)呼吸。我們發(fā)現(xiàn)C3生態(tài)系統(tǒng)存在很大程度上的時(shí)空變化，具體的變化范圍從-19.0到-32.6‰。平均C3生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)值是-18.3‰。降雨是生態(tài)系統(tǒng)呼吸時(shí)空變化的主要驅(qū)動(dòng)力，(1)新固定的碳對(duì)生態(tài)系統(tǒng)呼吸具有很大的影響；(2)早前的氣候條件對(duì)生態(tài)系統(tǒng)呼吸有明顯的影響。這些結(jié)果解釋了可利用水分作為大氣13CO2的關(guān)鍵控制因子的重要性，強(qiáng)調(diào)了生態(tài)系統(tǒng)呼吸(d13CR)作為解釋環(huán)境對(duì)植被冠層和生態(tài)系統(tǒng)影響的有效工具的潛力。

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關(guān)鍵詞：碳循環(huán)、碳同位素、生態(tài)系統(tǒng)呼吸、二氧化碳、陸地生態(tài)系統(tǒng)

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pataki_etal2003_702.pdf

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Picarro | 沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3源和匯研究

2024 - 09 - 30

沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)是一種位于海洋與陸地交界處的生物多樣性豐富的獨(dú)特生態(tài)環(huán)境。它不僅具有重要的生態(tài)功能，在碳儲(chǔ)存、環(huán)境凈化和防風(fēng)護(hù)堤方面發(fā)揮著重要作用，還對(duì)人類社會(huì)活動(dòng)有著極大的支持和調(diào)節(jié)作用。氨氣是大氣環(huán)境中含量豐富的堿性氣體，其在沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)中的作用不可忽視。但是，過量的氨氣輸入也給其帶來了一系列問題。沿海鹽沼生態(tài)系統(tǒng)NH3源和匯研究背景介紹氨（NH3）是大氣中含量最多的堿性氣體。在氣溶膠形成中發(fā)揮重要作用，而氣溶膠會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生不利影響，同時(shí)會(huì)降低能見度，改變地球輻射平衡，并通過大氣沉積促進(jìn)活性氮（Nr）的全球再分配。農(nóng)業(yè)集約化是NH3的主要人為來源，導(dǎo)致進(jìn)入生物圈的Nr增加一倍。NH3的其他來源包括工業(yè)過程、車輛排放及土壤和海洋的揮發(fā)。農(nóng)業(yè)和城市源通過大氣沉積過程直接或間接排放NH3，其會(huì)改變鹽沼的結(jié)構(gòu)和功能。此外，大氣沉積過程是NH3進(jìn)入沿海水域的主要途徑， NH3沉積到敏感的...

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Picarro | 棕色碳發(fā)色團(tuán)光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)成分之間的聯(lián)系

2024 - 09 - 30

棕色碳（BrC）是一類在近紫外和可見光區(qū)吸收光輻射的有機(jī)碳，不僅對(duì)大氣造成輻射強(qiáng)迫，更是對(duì)大氣光化學(xué)反應(yīng)速率有著重要作用。BrC不僅影響著大氣的輻射平衡和氣候變化，還直接關(guān)系到區(qū)域空氣質(zhì)量與公眾健康。本論深入探討了棕色碳發(fā)色團(tuán)的光學(xué)性質(zhì)與化學(xué)成分之間的密切關(guān)聯(lián)，為更準(zhǔn)確地評(píng)估其在環(huán)境系統(tǒng)中的行為和影響提供了科學(xué)依據(jù)。棕色碳發(fā)色團(tuán)光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)成分之間的聯(lián)系背景介紹棕色碳（BrC）是大氣有機(jī)氣溶膠的重要組分，在紫外到近紅外波段具有較強(qiáng)的吸光能力，對(duì)全球氣候變化和大氣化學(xué)過程具有重要影響。BrC結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類眾多、來源廣泛。大量研究表明生物質(zhì)燃燒、煤燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣、生物排放以及二次有機(jī)氣溶膠等是BrC的重要來源。芳香族揮發(fā)性有機(jī)化合物，如苯同系物和衍生物，也可能是BrC發(fā)色團(tuán)的重要前體。但是，不同源排放的BrC進(jìn)入大氣后，受到復(fù)雜的大氣化學(xué)過程，其光學(xué)性質(zhì)和化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生很大的變化。研究方法...

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通過減少土壤物理性質(zhì)對(duì)光譜的耦合作用來提高高光譜遙感在估算土壤有機(jī)質(zhì)的時(shí)空可遷移性：以中國東北地區(qū)為例

2024 - 06 - 11

摘要土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）在全球碳循環(huán)中起著非常重要的作用，而高光譜遙感已被證明是一種快速估算SOM含量的有前景方法。然而，由于忽略了土壤物理性質(zhì)的光譜響應(yīng)，SOM預(yù)測模型的準(zhǔn)確性和時(shí)空可遷移性較差。本研究旨在通過減少土壤物理性質(zhì)對(duì)光譜的耦合作用來提高SOM預(yù)測模型的時(shí)空可遷移性?；谛l(wèi)星高光譜圖像和土壤物理變量，包括土壤濕度（SM）、土壤表面粗糙度（均方根高度，RMSH）和土壤容重（SBW），建立了基于信息解混方法的土壤光譜校正模型。選取中國東北的兩個(gè)重要糧食產(chǎn)區(qū)作為研究區(qū)域，以驗(yàn)證光譜校正模型和SOM含量預(yù)測模型的性能和可遷移性。結(jié)果表明，基于四階多項(xiàng)式和XG-Boost算法的土壤光譜校正具有優(yōu)異的準(zhǔn)確性和泛化能力，幾乎所有波段的殘余預(yù)測偏差（RPD）均超過1.4?；赬G-Boost校正光譜的SOM預(yù)測精度最高，決定系數(shù)（R2）為0.76，均方根誤差（RMSE）為5.74 g/kg，...

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Picarro | 北京城區(qū)NH3排放源-機(jī)動(dòng)車尾氣

2024 - 05 - 20

北京，這座擁有千年歷史的城市，見證了無數(shù)歷史的變遷和現(xiàn)代文明的飛躍。然而，隨之而來的是空氣質(zhì)量問題，尤其是由機(jī)動(dòng)車尾氣排放引發(fā)的大氣污染。據(jù)相關(guān)研究顯示，機(jī)動(dòng)車尾氣中含有大量的有害物質(zhì)，包括一氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物以及細(xì)顆粒物等，這些污染物不僅對(duì)人體健康構(gòu)成威脅，還會(huì)導(dǎo)致城市霧霾的形成，影響城市的視覺美感和居民的生活質(zhì)量。在眾多污染物中，氨氣作為一種典型的堿性氣體，其來源多樣，包括農(nóng)業(yè)活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)、生活垃圾處理等。在北京市城區(qū)車輛排放是否是氨氣的主要來源？據(jù)此，來自中國科學(xué)院大氣物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了相關(guān)研究。北京城區(qū)NH3排放源-機(jī)動(dòng)車尾氣背景介紹氨氣是大氣中重要的堿性氣體，在中和酸性氣體，形成二次氣溶膠方面發(fā)揮著重要作用。NH3在大氣中滯留時(shí)間短，因此NH3濃度日變化顯著。一般特征為在早上大約07:00~10:00，NH3濃度到達(dá)峰值。然而以前的研究局限于單一季節(jié)，無...

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