森林对气候变化的响应与适应(III)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气候变化与森林
生态学专题讲座 （III）
刘世荣 中国林业科学研究院
气候变化意味着什么?
气温增加 降水改变 氮沉降增加 大气CO2 浓度增加 我们必须考虑这些所有的因素影响
森林生态系统的碳平衡
森林碳汇的强度与变化
Atmosphere
Carbon Flux
Soil
森林碳水通量观测系统
碳/水通量系统 小气候系统
c
RH 4.5
AGNPP 1.7
RL 1.7
RL 2.2
AGNPP 3.1 AGD 7.5
RW 3.9
AGD 7.0
RW 1.9
AGNPP 1.1
AGD 0.5
T 13.7
T 2.6
BGNPP 1.1
RW 0.9
BGNPP 0.3
T 5.0
RR 6.8 BGC = 68
BGNPP 0.6
BGD 6.3
Temperate Tropical Boreal
4
C flux (g C m-2 day-1)
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Day of Year
Net Exchange Exchange in Three Forests
1979－2003年，SOM浓度平均每年增加 0.035%；SOM储量增加0.61吨/年/公顷
老龄森林具有固碳能力
10个非洲国家的79个长期样地（163公顷）的监测结果发现： 1968-2007年期间的森林地上部分生物量储碳量增加0.63Mg C ha yr-1.由此推算的非洲热带森林0.34 Pg C yr-1, 与亚马孙森林单位 面积碳储量变化值接近，说明老龄林能够增加碳储量在泛热带 森林较为普遍，估计的碳汇强度为1.3 Pg C yr-1,
陆地生态系统碳汇的不确定性
不确定性的影响因素
主要缘于陆地生态系统类型的多样性、 结构复杂性、时空变异性，以及陆地生态系 统和气候变化之间相互作用关系的复杂性和 人类活动对陆地生态系统的干扰。 陆地生态系统碳汇监测与计量的方法学 的不确定性
森林碳汇怎样持久?
碳பைடு நூலகம்饱和假说
光合/呼吸假说
通常认为，伴随森林成熟森林碳汇强度变化趋于 平缓，但是如果考虑土壤有机质，森林碳汇能力 最后并非变化为平稳 Woodwell & Whittaker (1968)
Forest sector net carbon sources (-) and sinks (+) (Pg C yr-1) (Goodale et al., 2002)
森林碳汇总量为0.6 – 0.7 Pg C yr-1 ，仅是大气反演估测碳汇的下限（0.6 – 2.7 Pg C yr-1）。 碳汇主要是温带森林，占80%，而不是寒温带森林；失汇可能存在森林之外，非林区林木扩展、 弃耕、河流传输与沉积等可能成为碳汇。
海南岛热带森林碳汇功能
中国海南热带森林年净碳汇能力是其他有数据的 热带地区森林的1.8~4.6倍
陆地生态系统碳汇的不确定性
陆地生态系统碳汇及其变化的不确定性
关于陆地生态系统碳排放与碳吸收的收支中间存 在一个巨大的未知汇，以及最大碳汇的阈值尚未科学 定论(2-3 Pg C/a, Tans et al.,1990)
SOC = 162 SOC +3.6
RR 0.8
BGD 0.8
SOC=56 SOC +0.3
RR 1.4 BGC = 12
BGD 2.8
SOC = 390 SOC -1.07
Stocks in bold italics are in t C ha-1. Flows are in t C ha-1 yr-1. (a) Tropical rain forest near Manaus, Amazonia, Brazil; (b) temperate deciduous oak-hickory forest, near Oak Ridge, Tennessee, USA; (c) boreal evergreen black spruce forest, near Prince Albert, Saskatchewan, Canada. (Malhi et al PCE 1999)
森林碳储量变化的时间尺度
Carbon stocks (tC ha-1year-1)
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 20 40
2D
T
al ot
-C
-C SOM C ssa m Bio
60
80
Time (years)
Carbon stocks over time
老龄林土壤具有固碳潜力
Carbon Stocks and Flows
5.9
GPP 30.4 RA 14.8 RL 4.1 AGC = 217
AGC = 79
a
RA+RH 24.5 RH 9.7
RA 4.3 GPP 16.8
4.5
RA+RH 12.3
b
GPP 9.6
RH 8.0
0.6
RA+RH 9.0 RA 4.5 AGC = 55
陆地生态系统碳汇的不确定性
我国中高纬度的北方地区并不是陆地碳汇， 而陆地碳汇却发现主要分布在南部
20世纪80—90年代中国陆地生态系统碳储量平均每年增加 0.19—0.26 Pg，相当于此间中国工业源CO2总排放量的28%— 37%。但是，中国陆地碳汇分布格局的结论与国际社会普遍认 为北半球中高纬度地区是陆地生态系统的碳汇的结论并不一致， 再次表明了陆地生态系统碳汇的时空变异性及不确定性。
原始林50米观测塔
Eddy-covariance measurement of C sequestration
森林碳汇的动态变化
Night-time Carbon Release Rates in Three Forests
(from Malhi, Baldocchi & Jarvis 1999)
(from Malhi, Baldocchi & Jarvis 1999)
Temperate Tropical Boreal
4 2
NEE (g C m-2 day -1)
0 -2 -4 -6 -8 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Day of Year
生态学专题讲座 （III）
刘世荣 中国林业科学研究院
气候变化意味着什么?
气温增加 降水改变 氮沉降增加 大气CO2 浓度增加 我们必须考虑这些所有的因素影响
森林生态系统的碳平衡
森林碳汇的强度与变化
Atmosphere
Carbon Flux
Soil
森林碳水通量观测系统
碳/水通量系统 小气候系统
c
RH 4.5
AGNPP 1.7
RL 1.7
RL 2.2
AGNPP 3.1 AGD 7.5
RW 3.9
AGD 7.0
RW 1.9
AGNPP 1.1
AGD 0.5
T 13.7
T 2.6
BGNPP 1.1
RW 0.9
BGNPP 0.3
T 5.0
RR 6.8 BGC = 68
BGNPP 0.6
BGD 6.3
Temperate Tropical Boreal
4
C flux (g C m-2 day-1)
3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Day of Year
Net Exchange Exchange in Three Forests
1979－2003年，SOM浓度平均每年增加 0.035%；SOM储量增加0.61吨/年/公顷
老龄森林具有固碳能力
10个非洲国家的79个长期样地（163公顷）的监测结果发现： 1968-2007年期间的森林地上部分生物量储碳量增加0.63Mg C ha yr-1.由此推算的非洲热带森林0.34 Pg C yr-1, 与亚马孙森林单位 面积碳储量变化值接近，说明老龄林能够增加碳储量在泛热带 森林较为普遍，估计的碳汇强度为1.3 Pg C yr-1,
陆地生态系统碳汇的不确定性
不确定性的影响因素
主要缘于陆地生态系统类型的多样性、 结构复杂性、时空变异性，以及陆地生态系 统和气候变化之间相互作用关系的复杂性和 人类活动对陆地生态系统的干扰。 陆地生态系统碳汇监测与计量的方法学 的不确定性
森林碳汇怎样持久?
碳பைடு நூலகம்饱和假说
光合/呼吸假说
通常认为，伴随森林成熟森林碳汇强度变化趋于 平缓，但是如果考虑土壤有机质，森林碳汇能力 最后并非变化为平稳 Woodwell & Whittaker (1968)
Forest sector net carbon sources (-) and sinks (+) (Pg C yr-1) (Goodale et al., 2002)
森林碳汇总量为0.6 – 0.7 Pg C yr-1 ，仅是大气反演估测碳汇的下限（0.6 – 2.7 Pg C yr-1）。 碳汇主要是温带森林，占80%，而不是寒温带森林；失汇可能存在森林之外，非林区林木扩展、 弃耕、河流传输与沉积等可能成为碳汇。
海南岛热带森林碳汇功能
中国海南热带森林年净碳汇能力是其他有数据的 热带地区森林的1.8~4.6倍
陆地生态系统碳汇的不确定性
陆地生态系统碳汇及其变化的不确定性
关于陆地生态系统碳排放与碳吸收的收支中间存 在一个巨大的未知汇，以及最大碳汇的阈值尚未科学 定论(2-3 Pg C/a, Tans et al.,1990)
SOC = 162 SOC +3.6
RR 0.8
BGD 0.8
SOC=56 SOC +0.3
RR 1.4 BGC = 12
BGD 2.8
SOC = 390 SOC -1.07
Stocks in bold italics are in t C ha-1. Flows are in t C ha-1 yr-1. (a) Tropical rain forest near Manaus, Amazonia, Brazil; (b) temperate deciduous oak-hickory forest, near Oak Ridge, Tennessee, USA; (c) boreal evergreen black spruce forest, near Prince Albert, Saskatchewan, Canada. (Malhi et al PCE 1999)
森林碳储量变化的时间尺度
Carbon stocks (tC ha-1year-1)
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 20 40
2D
T
al ot
-C
-C SOM C ssa m Bio
60
80
Time (years)
Carbon stocks over time
老龄林土壤具有固碳潜力
Carbon Stocks and Flows
5.9
GPP 30.4 RA 14.8 RL 4.1 AGC = 217
AGC = 79
a
RA+RH 24.5 RH 9.7
RA 4.3 GPP 16.8
4.5
RA+RH 12.3
b
GPP 9.6
RH 8.0
0.6
RA+RH 9.0 RA 4.5 AGC = 55
陆地生态系统碳汇的不确定性
我国中高纬度的北方地区并不是陆地碳汇， 而陆地碳汇却发现主要分布在南部
20世纪80—90年代中国陆地生态系统碳储量平均每年增加 0.19—0.26 Pg，相当于此间中国工业源CO2总排放量的28%— 37%。但是，中国陆地碳汇分布格局的结论与国际社会普遍认 为北半球中高纬度地区是陆地生态系统的碳汇的结论并不一致， 再次表明了陆地生态系统碳汇的时空变异性及不确定性。
原始林50米观测塔
Eddy-covariance measurement of C sequestration
森林碳汇的动态变化
Night-time Carbon Release Rates in Three Forests
(from Malhi, Baldocchi & Jarvis 1999)
(from Malhi, Baldocchi & Jarvis 1999)
Temperate Tropical Boreal
4 2
NEE (g C m-2 day -1)
0 -2 -4 -6 -8 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
Day of Year