全球碳循环(中科院延晓东PPT)

Temperate East Asia
全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
内容提要
1 2 3 4 5 6 7 8 9 温室效应与全球碳循环 missing carbon sink 陆地生态系统与全球碳循环 陆地生态系统与全球碳循环 海洋与全球碳循环 环境因素与碳循环 全球碳循环模型 《京都议定书》 中国的碳收支 未来全球碳循环展望
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
1 温室效应与全球碳循环：大气中CO2浓度上
升是地球变暖的主要原因
没有二氧化碳浓度上升
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全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
主要参考文献： Houghton,J.T. et al. 2001. Climate Change 2001, The Scientific Basis, Cambridge.
方精云等 2000。全球生态学，高等教育出版社。
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全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
温室效应与全球碳循环：CO2浓度上升的主要原 因－未来化石燃料燃烧和人类活动排放
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全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
3 陆地生态系统与全球碳循环：主要过程和格局
1 光合作用是CO2从大气中进入生物圈的唯一途径 2 生物圈中CO2释放有4种途径：呼吸，燃烧，凋 落和人类利用（包括土地利用变化） 3 进入土壤中的碳有一种途径：凋落 4 土壤释放CO2的途径只有一种：呼吸 5 生态系统中储藏着大量的碳，对其不适当利用或 破坏可能导致其释放出大量的碳到大气中 6 CH4和CO量较少，对碳循环作用微小 7 热带雨林中储藏着最大量的碳，由于对其破坏已 释放出大量的CO2 8 光合过程与环境温度湿度和CO2浓度密切相关 9 呼吸过程与环境温度和植被结构密切相关
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温室效应与全球碳循环：CO2浓度上升的主要原 因－化石燃料燃烧和人类活动排放
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岩石圈
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中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
温室效应与全球碳循环：碳循环基础
全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
2 Missing carbon sink:问题的提出
1980’s
Atmospheric increase = Emissions of Fossil fuels + Emissions of land use - Oceanic uptake - Missing carbon sink • • • 3.3(±0.2)＝ 5.5(±0.5) ＋1.6(±0.7) － 2.0(±0.8) － 1.8(±1.2)
全球碳循环
延 晓 冬
博士 研究员 博士生导师 国际START东亚区域研究中心 中国科学院全球变化东亚区域研究中心 中国科学院东亚区域气候－环境重点实验室 Tel: 62383015 Fax: 62045230 Email: yxd@
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中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
温室效应与全球碳循环：排放出的碳不是都储 在大气圈中
年 1800 2000 差值
大气中 CO2浓度 ppm 大气中储 C量 GtC 累积排放 量 GtC
备注
工业革命 前 当前包括 其它排放
280 369 89
594 782 188
0 480
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全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
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3 陆地生态系统与全球碳循环:完整循环
Biomass 600
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全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
要求掌握的重点内容
1 2 3 4 5 6 7 8 温室效应与全球碳循环的关系 主要碳库的大小和其之间的通量 “missing carbon sink”问题 陆地生态系统在碳循环中的作用的主要机理 海洋在碳循环中的作用的主要机理 全球碳循环模型的主要类型和特征 《京都议定书》 中国碳收支的基本特征
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全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
内 容
292?
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全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
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温室效应与全球碳循环：碳循环是认识未进入 大气中碳去向的基础
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
内容提要
1 2 3 4 5 6 7 8 9 温室效应与全球碳循环 missing carbon sink 陆地生态系统与全球碳循环 海洋与全球碳循环 环境因素与碳循环 全球碳循环模型 《京都议定书》 中国的碳收支 未来全球碳循环展望
中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
1 温室效应与全球碳循环：地球在变暖
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3 陆地生态系统与全球碳循环：主要碳库和通量
Schimel et al. 2001 : 2.8GtC/yr
Net flux GtCyr-1
North America
EURASIA
Area (1012m2)
20
36
-0.8
-1.7
Flux per of unit area (gCm-2yr-1) -40
-46
Rest area
-0.4
47
-8
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中国科学院大气物理研究所 东亚-气候环境重点实验室 2003年4月
1 温室效应与全球碳循环：温室效应
让短波辐射通过，而把大 部分长波辐射反射的现象
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内
2 3 4 5 6 7 8 9
1990’s
3.2(±0.2)＝ 6.3(±0.4) ＋1.6(±0.8) － 1.7(±0.5) － 2.8(±1.2)
未进入大气中的碳量是逐年积累的 储藏入海洋的的碳量是相对易测的 年收支计算表明除了大气圈和海洋碳汇外， 仍存在另一个碳的去处，迷失的碳汇
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1 碳通过大气圈，生物圈，土壤圈，岩石圈和 水圈的变化和传输的总过程 2 碳的生物地球化学循环为大气中氧气的产生 提供了必要条件 3 碳在生物圈中存在的形式：有机物（OC) 4 碳在水圈中存在的形式：DIC,DOC,POC,OC 5 碳在岩石圈中存在的形式:OC(包括化石燃 料），碳酸盐 6 碳在土壤圈中存在形式：OC(活生物，死生 物物质） 7 碳在大气圈中存在形式：CO2, CH4,CO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 温室效应与全球碳循环 missingcarbon carbonsink sink Missing 陆地生态系统与全球碳循环 海洋与全球碳循环 环境因素与碳循环 全球碳循环模型 《京都议定书》 中国的碳收支 未来全球碳循环展望
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容
1 温室效应与全球碳循环
missing carbon sink 陆地生态系统与全球碳循环 海洋与全球碳循环 环境因素与碳循环 全球碳循环模型 《京都议定书》 中国的碳收支 未来全球碳循环展望
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全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
全球碳循环：《全球变化》第四章 Global Carbon Cycle: 《Global Change》Chapter 4 延晓冬 Yan Xiaodong
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2 Missing carbon sink: 初步回答（1990‘s反推法）
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3 陆地生态系统与全球碳循环:与环境的关系