研究論文
陳報章研究團隊在碳追蹤同化系統研發及其應用研究方面取得重要進展
文章來源： | 發布時間：2014-06-19 | 【打印】 【關閉】
陸地生態系統碳源/匯強度的空間格局、動態變化及其環境控制因子是預測未來氣候變化、管理自然資源、優化生態系統服務功能以及控制溫室效應增強的基礎，是目前全球變化生態學研究最為重要的前沿領域之一，但不同區域及全球陸地生態系統的時空異質性以及研究方法和數據的局限性，使得目前對陸地生態系碳源/匯強度的估算還存在很大的不確定性，且一直是困擾全球碳循環及全球變化研究的瓶頸問題。
美國國家海洋與大氣局（NOAA）研發的以北美為重點嵌套區的全球碳追蹤同化系統 (CarbonTraker-NA)，以其在跨尺度、多源觀測數據融合、模型同化等方面的優勢，自2007年誕生之日起，就受到廣泛的關注。陳報章研究員自2009年6月回國，即開始著手組建團隊、研發中國碳同化追蹤器 (CarbonTraker-China)。在研發過程中，得到了美國國家海洋與大氣局Peter Tans院士所領導的團隊和荷蘭瓦特林根大學Wouter Peters教授所領導的團隊的大力支持與精誠合作，并得到中-荷合作項目（NWO VIDI Grant (864.08.012) and the Chinese-Dutch collaboration by the China Exchange Program project (12CDP006)的支持，歷時近5年的艱苦努力，中科院碳追蹤同化系統—中國碳追蹤器 (CarbonTraker-China, CAS)終于誕生了。這個系統的命名和成果發布，得到了NOAA和歐洲的官方認可。
中科院碳追蹤同化系統是繼NOAA的CarbonTracker和歐洲CarbonTracker-Europe之后的全球第三個完整的全球尺度嵌套式碳同化系統。該系統以雙向嵌套同化技術為核心，以陸地生態系統模型模擬結果為先驗通量，依據海洋碳源/匯、人為排放以及生物質燃燒等CO2排放數據以及全球網格化氣象數據為初始化數據，驅動大氣傳輸模型TM5, 利用基于算子分裂算法和Parent-Children網格間信息的雙向傳輸技術的雙向嵌套式大氣傳輸模式，模擬出全球6×4度、中國1×1 度 CO2濃度的時空分布圖； 在此基礎上, 結合地基CO2濃度觀測數據，采用集合卡爾曼平滑（Ensemble Kalman Smooth）方法對大氣CO2濃度和通量進行數據同化, 計算出陸地表層CO2源/匯時空動態分布。該系統的主要優勢在于：在對全球碳源匯進行統一估測的基礎上，研究者根據需要可設置不同的重點研究區，可減少設置側邊界條件所帶來的不確定性。
中科院碳追蹤同化系統與北美和歐洲碳同化系統的主要區別表現在：（1）根據中國地理和空間生態系統特征，調整、優化模型算法，強化中國區陸地碳匯的模擬；（2）收集和整理中國區的排放源數據、中國及周邊地區的CO2觀測數據，提高中國陸地碳/匯模擬精度。對中國和亞洲的估算結果， 明顯優于其他兩個系統。詳細信息請瀏覽網頁http://www.carbontracker.net/。 該研究在中科院戰略性先導科技專項（XDA05040403）、科技部 863重點項目（2013AA12200）和973項目（2010CB950704)的共同資助下完成。
該團隊把中科院碳追蹤同化系統應用到中國過去10年和亞洲過去5年陸地生態系統碳通量空間格局及動態變化的研究中， 相關成果分別發表在美國地球物理學會主辦的期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres（IF=3.174，中科院SCI期刊分區：二區）和歐洲地球物理學會主辦的期刊Atmospheric Chemistry and Physics (IF=5.51，中科院SCI期刊分區：一區TOP)。
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