全書詳細介紹了非均勻二氧化碳及其對全球和區(qū)域氣候與碳水循環(huán)變化影響的昀新成果。共六章，前兩章為基于觀測和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的客觀事實分析，給出了全球和區(qū)域尺度二氧化碳非均勻動態(tài)分布的時空特征；第3章是在含碳循環(huán)的地球系統(tǒng)模式中引入時空非均勻二氧化碳動態(tài)分布并開展其氣候效應(yīng)的數(shù)值模擬；第4章是非均勻二氧化碳分布對地表升溫進程的影響以及氣候敏感度的影響研究；第5章為地表碳通量的變化與響應(yīng)機理研究；第6章是基于流域尺度考慮地形的碳循環(huán)與水循環(huán)耦合的地表碳水通量模擬與應(yīng)用。
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主持國家自然科學(xué)基金重點項目，國家重點研發(fā)計劃課題
目錄
叢書序
序
前言
第1章 非均勻大氣二氧化碳對氣候影響的研究進展 1
1.1 引言 1
1.2 數(shù)據(jù)來源介紹 2
1.3 結(jié)果分析 3
1.3.1 二氧化碳柱濃度的逐月變化及誤差檢驗 3
1.3.2 全球二氧化碳柱濃度的全球分布與增長率 5
1.3.3 全球二氧化碳排放與碳通量、風(fēng)場和降水的空間分布 6
1.3.4 全球二氧化碳柱濃度與碳通量、風(fēng)場和降水四季變化 9
1.3.5 中國區(qū)域二氧化碳柱濃度分布與增長率 15
1.3.6 中國區(qū)域二氧化碳排放與碳通量、風(fēng)場和降水的空間分布 17
1.3.7 中國區(qū)域二氧化碳柱濃度與碳通量、風(fēng)場和降水四季變化 20
1.4 結(jié)論與討論 24
第2章 全球與典型區(qū)域非均勻大氣二氧化碳濃度及人為碳排放 26
2.1 引言 26
2.2 大氣非均勻二氧化碳濃度數(shù)據(jù)產(chǎn)品 27
2.2.1 主要地基大氣二氧化碳濃度觀測網(wǎng)絡(luò)介紹 28
2.2.2 大氣二氧化碳濃度主要衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品 31
2.3 基于地基觀測的大氣二氧化碳濃度衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品驗證 33
2.3.1 大氣二氧化碳柱濃度產(chǎn)品的驗證分析 33
2.3.2 近地面大氣二氧化碳濃度產(chǎn)品的驗證分析 33
2.4 大氣二氧化碳濃度的時空分布特征 34
2.4.1 全球及典型地區(qū)對流層中層大氣二氧化碳濃度分布特征 34
2.4.2 全球與典型地區(qū)近地面大氣二氧化碳濃度分布特征 38
第3章 非均勻二氧化碳的氣候效應(yīng)模擬 46
3.1 引言 46
3.2 CMIP5濃度驅(qū)動的歷史試驗與排放驅(qū)動的 ESM歷史試驗對比 47
3.2.1 驅(qū)動 esmHistorical試驗的二氧化碳排放數(shù)據(jù) 47
3.2.2 esmHistorical試驗?zāi)M的二氧化碳時空分布及其變化 48
3.2.3 esmHistorical試驗與 historical試驗?zāi)M的氣溫變化對比 50
3.3 基于地球系統(tǒng)模式的非均勻 CO2分布氣候效應(yīng)模擬試驗 52
3.3.1 地球系統(tǒng)模式 BNU-ESM介紹 53
3.3.2 針對非均勻 CO2分布模擬的模式改進 54
3.3.3 用于模式強迫場的全球非均勻 CO2濃度數(shù)據(jù) 55
3.3.4 試驗設(shè)計 55
3.3.5 不同試驗所用的 CO2濃度對比 56
3.4 非均勻 CO2與均勻 CO2試驗主要模擬結(jié)果對比 58
3.4.1 歷史試驗降水對比分析 59
3.4.2 歷史與未來不同時期降水、蒸發(fā)與土壤濕度對比 60
3.4.3 高空場模擬對比 62
3.5 全球陸地平均的相關(guān)變量統(tǒng)計對比 63
第4章 非均勻二氧化碳對地表升溫進程的影響與敏感度 64
4.1 引言 64
4.2 非均勻CO2與均勻CO2試驗氣溫模擬對比 65
4.2.1 兩組試驗?zāi)M的多年平均氣溫的空間差異 65
4.2.2 兩組試驗?zāi)M的歷史氣溫變化的空間分布 68
4.2.3 全球平均氣溫的年際與季節(jié)變化 70
4.2.4 歷史時期全球典型區(qū)域增溫對比 71
4.3 輻射通量和云量的模擬對比分析 73
4.3.1 地面輻射通量對比 73
4.3.2 大氣層頂輻射通量對比 75
4.3.3 不同高度云量對比 76
4.4 不同區(qū)域均勻與非均勻CO2情況下氣溫對CO2濃度的敏感性曲線 77
4.4.1 氣溫對CO2變化敏感度的計算 77
4.4.2 全球典型區(qū)域氣溫和二氧化碳歷史與未來季節(jié)敏感度變化 77
4.4.3 全球典型區(qū)域年均和季節(jié)敏感度隨CO2濃度的變化 83
第5章 非均勻二氧化碳時空分布對地氣碳通量交換的影響 88
5.1 引言 88
5.2 非均勻CO2數(shù)據(jù)驅(qū)動碳水耦合模型的碳通量分析 90
5.2.1 數(shù)據(jù)與方法 90
5.2.2 非均勻CO2對 ET、GPP和WUE的影響 92
5.3 基于海陸氣耦合模式非均勻二氧化碳對地氣碳通量交換的影響 99
5.3.1 非均勻二氧化碳對陸氣碳通量影響的分析方法與試驗設(shè)計 99
5.3.2 非均勻二氧化碳對氣候要素場和碳通量時空分布的影響 100
5.3.3 非均勻二氧化碳對地氣碳通量交換影響的機理分析 106
5.4 碳中和目標下區(qū)域碳通量的時空演變和機理研究 109
5.4.1 碳中和目標下區(qū)域碳通量的時空演變和機理研究的方法及試驗設(shè)計 109
5.4.2 碳中和目標下區(qū)域碳通量的時空演變結(jié)果分析 110
5.4.3 碳中和目標下區(qū)域碳通量的機理分析 112
第6章 地表碳水通量的響應(yīng)與反饋模擬研究 114
6.1 引言 114
6.2 陸面模式 SSiB4-TRIFFID與水文模式 TOPMODEL的耦合 115
6.2.1 含碳循環(huán)的陸面模式 SSiB4-TRIFFID簡介 115
6.2.2 TOPMODEL與 SSiB4-TRIFFID的耦合 117
6.3 研究區(qū)域與驅(qū)動資料 118
6.3.1 研究區(qū)域 118
6.3.2 驅(qū)動因子與模型參數(shù) 118
6.4 SSiB4/TRIFFID耦合TOPMODEL對流域水文模擬的影響檢驗 120
6.4.1 試驗設(shè)計 120
6.4.2 年平均植被覆蓋率和葉面積指數(shù) 120
6.4.3 土壤濕度的模擬結(jié)果 121
6.4.4 逐日流量模擬結(jié)果分析 123
6.4.5 年地表水量平衡 124
6.5 流域長期植被演替和碳水通量模擬 125
6.5.1 數(shù)值試驗說明 127
6.5.2 流域植被覆蓋率隨時間的演變 128
6.5.3 流域年蒸發(fā)和徑流深隨植被演替的變化 129
6.5.4 流域蒸發(fā)三個分量的變化 130
6.5.5 氣候與植被對流域水量平衡的影響 131
6.5.6 氣候和植被變化對流域月蒸發(fā)與徑流的影響 133
6.5.7 流域凈初級生產(chǎn)力和水分利用效率隨植被演替的演變 135
6.5.8 氣候變化對月植被葉面積指數(shù)和凈初級生產(chǎn)力的影響 136
6.6 氣候?qū)ι种脖花C徑流關(guān)系和水分利用效率空間變化的作用 138
6.6.1 森林植被–徑流關(guān)系 138
6.6.2 森林植被對徑流量影響的討論 139
6.7 結(jié)論 141
參考文獻 143
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