中国陆地生态系统固碳现状、速率和潜力研究专著：基于遥感和模型模拟的中国陆地生态系统碳收支 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王绍强，王军邦，居为民 编

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• 生态系统碳收支
• 陆地生态系统
• 固碳
• 遥感
• 模型模拟
• 中国
• 碳循环
• 生态学
• 气候变化
• 生物地球化学循环

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030466419

版次：1

商品编码：11968430

包装：精装

丛书名： 中国陆地生态系统固碳现状、速率和潜力研究专著

开本：16开

出版时间：2016-05-01

用纸：胶版纸

页数：347

字数：516000

正文语种：中文

内容简介

　　《中国陆地生态系统固碳现状、速率和潜力研究专著：基于遥感和模型模拟的中国陆地生态系统碳收支》全面系统地介绍了应用卫星遥感和生态系统过程模型，开展陆地生态系统碳收支研究的模型方法，包括原有模型的改进、新模型的发展、及基于模型-数据融合方法的模型参数优化。在模型方法探讨基础上，分析了区域、全国、甚至全球尺度陆地生态系统碳固定和碳释放空间格局和近30年动态变化，并阐释了其空间形成和年际变化机制。
　　《中国陆地生态系统固碳现状、速率和潜力研究专著：基于遥感和模型模拟的中国陆地生态系统碳收支》的研究内容是近年来国际研究热点和国际前沿，大部分内容和结论都是作者的原创性成果，为我国未来在卫星遥感技术在生态系统监测及全球气候变化应用领域的研究打下了良好的基础。卫星遥感技术已经广泛地应用于地理相关科学研究、社会经济建设及日常生活中；陆地生态系统温室气体吸收和排放监测为核心的全球气候变化话题已经成为国际政治议题。在此背景下，应用卫星遥感和生态模型开展陆地生态系统碳收支研究，是国际研究热点和前沿，在“碳专项”项目支持下，系统开展其方法论及碳循环过程和机理研究，《中国陆地生态系统固碳现状、速率和潜力研究专著：基于遥感和模型模拟的中国陆地生态系统碳收支》成果将推动和引领该领域科学发展。
　　《中国陆地生态系统固碳现状、速率和潜力研究专著：基于遥感和模型模拟的中国陆地生态系统碳收支》可供从事全球环境和气候变化研究、生态环境保护及从事林业和农业研究的科技工作者和有关院校师生参考。

内页插图

目录

第1章 生态系统碳循环模型
1．1 陆地生态系统碳循环
1．1．1 全球碳循环
1．1．2 陆地碳循环过程
1．2 陆地生态系统碳循环模型
1．2．1 陆地生态系统碳循环模型发展
1．2．2 陆地生态系统碳循环模型类型
1．3 陆地生态系统碳循环模型介绍
1．3．1 生物地球化学模型
1．3．2 生态过程-遥感模型
1．4 陆地生态系统碳循环模型的研究动向
1．4．1 碳氮耦合循环模型的发展
1．4．2 应用生态试验改进生态系统碳循环模型
参考文献

第2章 生态系统光能利用率模型
2．1 植被光能利用效率（LUE）研究
2．1．1 LUE不同定义及其内涵
2．1．2 LUE测算方法
2．1．3 影响LUE的环境和生物要素
2．1．4 典型陆地生态系统LUE的大小及变异特征
2．1．5 LUE研究中的几个关键问题
2．2 基于遥感的生态系统总初级生产力（GPP）模型研究
2．2．1 模型概述
2．2．2 主要模型
2．2．3 模型关键参数
2．2．4 小结
参考文献

第3章 陆地生态系统机理性过程模型
3．1 机理性生态模型简介
3．2 生态系统碳循环主要过程模拟方法
3．2．1 光合作用模拟方法
3．2．2 生态系统呼吸模拟
3．2．3 氮对生态系统碳吸收和分配的影响模拟
3．2．4 土壤温湿度的模拟
3．3 机理性生态模型参数优化
3．3．1 模型参数优化的主要方法
3．3．2 基于集合卡尔曼滤波的模型参数优化方法
3．3．3 BEPS模型的参数优化结果
3．4 小结
3．4．1 机理性生态模型结构的优化
3．4．2 加强机理性生态模型与遥感信息的融合
3．4．3 机理性生态模型参数优化
3．4．4 机理性生态模型与观测数据同化
3．4．5 开展模型比较试验
3．4．6 考虑扰动因子对生态系统碳收支的影响
3．4．7 发展多模型结果集成方法
参考文献

第4章 生态系统蒸散的遥感反演模型
4．1 引言
4．2 蒸散与生产力遥感模型的发展
4．2．1 生态系统蒸散遥感模型的发展进展
4．2．2 陆地生态系统总初级生产力GPP遥感模型发展进展
4．3 蒸散与生产力遥感模型介绍
4．3．1 ARTS遥感蒸散模型
4．3．2 全球陆地生态系统碳通量（TEC）GPP模型
4．4 模型数据集及预处理
4．4．1 涡度相关数据
4．4．2 MODISLAI／FPAR产品（MOD15A2）
4．4．3 MODISGPP产品（MOD17A2）
4．4．4 全球气象、土壤和植被数据
4．5 蒸散与生产力遥感模型评估
4．5．1 ARTS蒸散模型评估
4．5．2 TECGPP模型评估
4．6 蒸散与生产力遥感模型的不确定性分析
4．6．1 蒸散模型的不确定性分析
4．6．2 GPP遥感模型的不确定性讨论
4．7 结论与展望
参考文献

第5章 生态系统过程遥感模型
5．1 引言
5．2 生态系统过程-遥感模型的发展
5．2．1 经验模型
5．2．2 过程模型
5．2．3 遥感参数模型
5．2．4 遥感在生态过程模型中的应用
5．3 主要生态系统过程-遥感模型回顾
5．3．1 遥感驱动的过程机理模型——BEPS模型
5．3．2 遥感-过程耦合模型（GLOPEM-CEVSA）
5．3．3 遥感参数模型（NEERSM）
5．3．4 基于散射辐射的生产力模型CI-LUE构建与模拟
5．4 遥感监测和模拟生态系统过程中的新机遇——叶绿素荧光
5．5 小结
参考文献

第6章 陆地生态系统碳管理模型
6．1 陆地生态系统碳管理概述
6．1．1 引言
6．1．2 陆地生态系统碳管理模型类型
6．2 农田生态系统碳管理
6．2．1 农田生态系统碳循环
6．2．2 农田生态系统碳管理模型
6．2．3 农田生态系统碳循环模型研究动态
6．2．4 农田秸秆还田碳管理模型实例——EPIC模型
6．3 森林生态系统碳管理
6．3．1 森林生态系统碳循环
6．3．2 森林生态系统碳管理模型
6．3．3 管理措施对森林生态系统碳循环的影响
6．3．4 森林生态系统碳管理模型研究动态
6．3．5 森林生态系统碳管理模型实例——G4M模型
6．4 草地生态系统碳管理
6．4．1 草地生态系统碳循环
6．4．2 草地生态系统管理与碳汇潜力
6．4．3 草地生态系统碳循环模型
6．4．4 草地生态系统碳管理模型
参考文献

第7章 基于模型数据融合的陆地生态系统碳收支模拟研究
7．1 模型数据融合方法
7．1．1 敏感性分析方法
7．1．2 参数估计方法
7．1．3 不确定性分析方法
7．2 涡度相关通量数据的不确定性分析
7．2．1 涡度相关通量数据的观测误差
7．2．2 涡度相关通量观测数据处理方法的误差
7．3 基于模型数据融合的典型陆地生态系统碳循环模拟
7．3．1 长白山阔叶红松林生态系统碳通量模拟及其不确定性分析
7．3．2 千烟洲亚热带人工针叶林碳水通量模拟及其不确定性分析
7．4 基于模型数据融合的青藏高原高寒草甸总初级生产力的模拟及其不确定性分析
参考文献

第8章 中国陆地生态系统碳收支综合模拟分析
8．1 引言
8．2 中国陆地生态系统固碳现状综合分析
8．2．1 中国过去30年陆地生态系统GPP和NPP时空变异及其对气候变化的响应
8．2．2 极端气候事件对中国陆地生态系统NPP的影响
8．2．3 东亚地区陆地生态系统碳水循环的时空变化特征
8．2．4 东亚地区陆地生态系统碳收支的集成模拟分析
8．3 中国陆地生态系统碳管理情景模拟分析
8．3．1 基于EPIC模型中国农田土壤碳储量及固碳潜力变化趋势
8．3．2 基于G4M模型中国森林固碳潜力分析
8．4 小结
8．4．1 1982～2011年中国陆地生态系统GPP和NPP时空变异及其对气候变化的响应
8．4．2 中国陆地生态系统碳管理情景模拟分析
8．5 基于遥感和模型的陆地生态系统碳收支研究发展趋势
参考文献

前言/序言

　　控制温室气体排放，减缓和适应全球气候变暖，已经成为当今国际社会重大的科学和政治问题，也是全球气候变化国际谈判的核心议题。陆地生态系统固碳能力是目前较为经济可行和环境友好的减缓大气C02浓度升高的重要途径之一。自20世纪80年代以来，全球陆地生态系统由一个接近平衡的弱碳汇逐渐增强为较大碳汇，但是如何发现和评估“失踪的”陆地生态系统碳汇及其格局分布依然是一个重要的科学问题。基于清单法、模型模拟等方法，科学家对我国陆地生态系统碳汇大小进行了大量研究，但近30年的碳源汇时空格局及其机制仍然存在较大不确定性。因此，发展陆地生态系统碳循环模型，从国家尺度定量评估我国生态系统的固碳现状、速率与潜力，不仅是陆地生态系统碳循环过程机制研究的核心问题，也是我国陆地生态系统满足国家需求、对减排做贡献的一个重要方面。
　　卫星遥感技术及数据处理能力的迅速发展和基于遥感观测的生理生态理论研究的进展，使大尺度生态系统格局和过程的动态观测成为可能，以遥感数据驱动的植被生产力模型得到迅速发展和广泛应用，从而有力地推动了陆地生态系统碳循环的研究进展。目前国内外发展的陆地生态系统碳循环模型非常多，这些模型包括应用卫星遥感的生产效率模型、基于生理生态学机制的生态系统过程模型，以及将二者结合起来的生态系统过程.遥感模型。这些模型一方面是基于不同的概念或理论基础而提出的，另一方面，可能是针对某一特定的地区或植被类型发展而来的，导致这些模型纷繁复杂，科研人员也难以一一掌握，这阻碍了进一步对不同模型的应用和综合集成。
　　在国家973项目“中国陆地生态系统碳一氮一水通量的相互关系及其环境影响机制研究”，以及中国科学院战略先导性科技专项中的“生态系统固碳现状、速率、机制和潜力”项目等的支持下，在多年应用实践研究的基础上，我们课题组编撰了本书。我们期望尽可能全面系统地介绍陆地生态系统碳循环模型的基本理论、模型类型和模拟方法，包括模型的改进、新模型的发展及基于模型数据融合方法的模型参数优化等。同时，也介绍了课题组对区域尺度陆地生态系统碳收支时空格局动态变化的模拟结果，并试图阐释了其年际变化机制。编写本书的主要目的是向读者展示国内外在遥感应用于碳循环模型及碳管理模型方面新的研究进展，并对未来的发展趋势进行评述，以促进陆地碳循环遥感及碳汇管理的研究。

好的，这是一本关于中国陆地生态系统碳收支研究的专著的详细简介，内容涵盖了该领域的前沿方法、关键发现及其对国家气候战略的意义，但不涉及您提供的特定书名中的具体研究内容。 --- 专著简介：陆地生态系统碳循环前沿探析——基于多源数据融合与过程模拟的区域碳收支评估 主题聚焦： 本专著立足于全球气候变化背景下，深入探讨区域尺度陆地生态系统碳循环的关键科学问题。全书聚焦于如何通过整合最新的遥感技术、生态过程模型与野外实测数据，精确量化和预测区域生态系统碳源与碳汇的动态变化，进而支撑国家层面的气候变化适应与减缓战略。 核心关切： 面对日益严峻的温室气体排放压力，准确评估陆地生态系统在碳中和目标实现过程中的固碳潜力与不确定性，已成为当前生态科学和环境政策制定的核心议题。本研究集合了多学科交叉的最新成果，旨在构建一个高分辨率、高可靠性的区域碳预算评估框架。 第一部分：理论基础与方法论革新——构建区域碳收支评估的数字基石 本部分首先系统梳理了全球陆地生态系统碳循环的最新理论进展，重点阐述了从区域到全球尺度碳收支核算体系的构建逻辑。专著的核心方法论创新在于多源数据驱动的碳收支模拟框架。 遥感反演与参数化： 详细介绍了如何利用高空间分辨率的卫星遥感数据（如MODIS、Landsat、Sentinel系列）来提取关键的生态参数，包括植被生物量、叶面积指数（LAI）、地表温度（LST）以及蒸散发（ET）。特别关注了基于深度学习和机器学习算法改进的遥感产品在植被光合有效辐射（fAPAR）估算中的应用，以提高初级生产力（GPP）的初始精度。 过程模型的优化与验证： 专著引入并深度剖析了当前主流的生态系统过程模型（如CLM、TEM等）在中国特定自然地理条件下的适应性。重点讨论了如何改进模型的参数化方案，特别是针对区域性植被类型（如北方森林、南方灌丛、高寒草甸）的土壤有机碳周转速率和凋落物分解速率的模拟。同时，详述了利用长期生态观测站（LTER）的通量塔数据（涡度协方差技术）对模型进行系统校正与长期验证的全流程。 碳库与碳通量不确定性分析： 针对碳收支核算中的固有不确定性，本部分构建了贝叶斯校正框架，用于量化由于输入数据、模型结构和参数设置带来的误差，为后续的政策制定提供可靠的误差区间评估。 第二部分：关键驱动因子与动态响应机制——解析碳汇强度的时空变异 本部分将研究视野聚焦于影响陆地生态系统碳收支变化的关键自然与人为驱动因子，并深入揭示其耦合作用机制。 气候变化对碳循环的反馈： 详细分析了温度、降水格局变化以及极端气候事件（如干旱、热浪）对植被生长季长度、呼吸作用强度和碳汇能力的影响。通过时间序列分析和回归模型，量化了温度升高对北方生态系统土壤碳释放的敏感性。 土地利用与覆盖变化的遗产效应： 评估了过去数十年间，大规模的土地利用变化（如退耕还林、湿地恢复、城市化扩张）对区域碳储量和碳通量产生的长期“遗产效应”。研究揭示了不同土地管理措施在短期和长期内对碳汇净增益的差异性贡献。 氮素沉降与大气CO2浓度升高的协同影响： 探讨了大气活性氮沉降对植被生长，特别是对森林和草地生产力的“施肥效应”及其饱和阈值。结合CO2浓度升高（eCO2）的模拟实验结果，精确区分了气候、氮沉降和eCO2对总生态系统生产力（NPP）的相对贡献。 第三部分：区域差异与国家战略潜力——聚焦关键生态系统的碳汇潜力评估 本部分将研究成果应用于不同地理区域，识别区域碳汇的潜力区与脆弱区，为国家生态建设的优先方向提供科学依据。 典型生态系统的碳收支特征： 针对中国北方防护林体系、西南喀斯特石漠化地区、青藏高原高寒草甸和南方热带雨林等关键生态系统，分别建立了详细的碳源/汇核算模型。例如，针对高寒区，重点解析了冻土融化对温室气体（特别是CH4和N2O）释放的驱动机制。 碳汇潜力的时空演变预测： 基于多套气候情景（SSP/RCP），构建了未来30年至100年区域碳收支的预测情景。研究强调了通过优化生态系统管理，最大化实现潜在碳汇增益的路径，并评估了这一潜在增益对实现国家自主贡献（NDC）目标的支撑作用。 政策含义与风险评估： 总结了研究发现对国家生态系统固碳政策的直接指导意义。例如，基于精确核算结果，识别出当前碳汇能力被高估或低估的区域，建议调整生态补偿和碳汇交易项目的优先级，同时评估了森林火灾、病虫害等非生物干扰对未来碳汇安全性的潜在风险。 专著价值： 本书不仅是一部严谨的科学专著，更是一份面向政策制定者的、基于最新科学证据的决策支持工具。它通过整合最前沿的观测技术与数值模拟，为理解和管理中国陆地生态系统碳循环提供了全面、量化且动态的科学视角，对于深化我国在应对气候变化领域的科学认知和实现“双碳”目标具有重要的理论价值和现实指导意义。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的感受，更像是参与了一场跨越数十年、覆盖数个关键生态区域的宏大科学考察。我感觉到作者团队在数据收集和处理上投入了惊人的精力，那种为了消除系统误差而进行的复杂校正过程，光是想象就令人敬佩。书中对不同类型的生态系统——从北方森林到西南喀斯特石漠化地区——采取了差异化的处理策略，这显示出作者对中国地理复杂性的深刻理解。我期待看到的是，那些通过模型模拟得到的、关于未来气候情景下碳汇潜力的预测曲线。这些曲线不仅仅是冰冷的数字，它们背后是无数个植被生长季的模拟运算结果，是科学家们试图量化自然界对人类气候努力的反馈。如果书中能提供详尽的敏感性分析，说明不同气候输入参数波动对最终碳收支估算的影响范围，那将极大增强其结果的可靠性和可信度，这对依赖这些数据的决策者至关重要。

评分☆☆☆☆☆

从政策导向的角度来看，这本书的价值可能远远超出了学术圈层。我设想，政府部门在制定未来生态保护红线或启动重大再造林工程时，必然需要依赖这样一份详尽的、基于实证的碳预算报告。书中对“碳汇潜力”的定义和量化方法，可能直接关系到某个省份未来十年的林业投入和土地利用规划。我尤其关注到其在“碳汇饱和点”这一概念上的探讨，即一个生态系统能吸收二氧化碳的上限在哪里。如果书中能提供基于地理信息系统的可视化图谱，直观展示出哪些区域的碳汇能力已经接近饱和，哪些区域仍有巨大的、未被充分开发的潜力，那么这本书的实践指导意义将是无与伦比的。它不仅仅是总结了“现状”，更是在为“未来”绘制科学蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得十分引人注目，那种深邃的蓝绿色调，似乎一下子就把人拉进了那片广袤的、充满生机的陆地生态系统之中。我当时在书店里看到它的时候，首先被它厚重的质感所吸引，感觉里面承载了非常多的信息和严谨的学术深度。装帧上那种低调的专业感，让人立刻意识到这不是一本轻松的科普读物，而是面向专业研究者和政策制定者的高端学术专著。我尤其欣赏扉页上引用的那句关于生态系统服务价值的宏大论述，它为全书定下了一个极具前瞻性的基调，让我对接下来阅读的内容充满了期待。从目录结构来看，它似乎构建了一个从宏观遥感监测到微观过程模型模拟的完整逻辑链条，这种跨尺度的研究方法本身就极具挑战性和创新性，让人好奇作者是如何将不同来源、不同分辨率的数据有效地融合与校准的。整体而言，初次接触，给我的印象是：这是一部严肃、扎实、旨在为国家层面碳中和战略提供坚实科学支撑的重量级作品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格极其凝练和严谨，几乎没有一处冗余的表述，每一句话都似乎承载着特定的科学信息或论证目标。它不是那种让你在午后咖啡时光里放松阅读的作品，而是需要你备好笔记本和计算器，随时准备对照文献进行交叉验证的学术工具。我欣赏作者在论述研究局限性时的坦诚，没有过度拔高自己研究的普适性，而是明确指出了当前数据源在某些特定生态敏感区（如高寒草甸或湿地生态系统）的观测盲点或不确定性来源。这种对“已知”与“未知”边界的清晰界定，恰恰是优秀科学著作的标志。它没有给我提供一个现成的、完美的答案，而是为我提供了一套严密的、可以继续深入探索的科学框架和工具集，激发了我对现有数据链条进行优化改进的冲动。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排透露出一种非常清晰的、层层递进的学术脉络。我注意到它似乎没有过多纠缠于基础概念的重复阐述，而是直接切入了核心研究方法论的介绍，比如遥感反演碳通量模型的参数化过程，这对于我们这些长期在生态学领域摸爬滚打的人来说，无疑是最为核心的价值所在。我特别关注到其中关于“时空异质性”处理的部分，生态系统碳汇的动态变化远非线性，它受到气候异常、土地利用变化等多种驱动力的耦合影响。如果书中能够详细阐述如何利用高分辨率的卫星影像数据来捕捉这些快速变化的细节，并将其有效嵌入到区域尺度的碳收支核算体系中，那将是对现有研究范式的重大突破。这种对研究细节的深入挖掘，远比泛泛而谈“碳中和”的口号来得更有分量，它代表了将复杂地球系统科学转化为精确管理工具的努力。