全球变化与碳循环

大气物理研究所博士生专业课

《全球变化与碳循环》分组项目论文

选题：卫星遥感CO2的发展及其应用前景

召集人：闵敏组别：13组员总数：4组员名单：闵敏蔡兆男胡开明邵璞

日期： 2008年 4 月 27日

卫星遥感CO2的发展及其应用前景

闵敏，蔡兆男，胡开明，邵璞

中国科学院大气物理研究所，北京 100029

摘要: 本文结合国内外卫星遥感CO2的研究进展，较为详细的介绍了即将发射的探测CO2卫星(Orbiting Carbon Observatory, OCO)计划。第二部分主要介绍了这颗卫星的传感器特点和研发历程。第三部分详细介绍了影响传感器探测精度的几大因素，其中包括卷云，气溶胶，温度和地表压力。第四部分对现在正在运行的SCIAMACHY卫星的观测值做了几组地面验证，结果显示卫星数据系统性的偏低于地面观测值。总之，新型的OCO卫星结合已有的卫星数据将可能为CO2的研究提供有力的支持。

关键词：卫星遥感，CO2，传感器

1. 引言

IPCC2007年的评估报告显示，CO2造成的正的辐射强迫约为1.66W/m2,是最重要的温室气体（IPCC 2007）。所以CO2的全球监测对于全球气候变暖的研究有重要意义。传统的地基探测方法虽然具有很高的可靠性，但是都是单点的测量，缺乏对全球大范围、实时探测的能力和统一的探测方法。所以发展卫星观测CO2的技术是势在必行的，但是由于CO2在大气中含量较低（仅380ppmv）和其分子光谱吸收波段的特殊性以及对CO2进行精确测量（精度<0.3%）的严格需求等都大大限制了CO2卫星探测技术的发展。到目前为止，还没有业务运行用于的探测CO2的卫星。随着传感器技术和反演算法的不断进步，探测CO2的卫星遥感技术日渐成熟，NASA（美航总局）将在2008年12月15日发射一颗名为Orbiting Carbon Observatory(OCO, https://www.360docs.net/doc/238164468.html,)的卫星进行全球性的CO2探测（见图1），这将为CO2的研究提供大好的契机，为最终揭开CO2这种温室气体的神秘的面纱打下坚实的基础。

图1 未来的OCO卫星示意图

本文结合相关资料详细介绍CO2遥测技术的发展与星载探测CO2的应用前景。主要的内容有：

①．介绍用于探测CO2传感器的能达到的基本要求和研发历程。

②．简要的探讨星载探测CO2的主要的技术思路，以及气溶胶，云，温度和地表气压对CO2

反演精度的影响。

③. 对正在运行的欧洲空间局的SCIAMACHY卫星部分CO2产品数据进行地面验证。

④．讨论CO2探测技术面临的挑战，就未来的探测计划提出相关的展望。

2. 传感器

2.1. 探测CO2的基本要求

首先，为了对全球范围内的CO2进行探测，卫星传感器的水平扫描分辨率要达到1°×1°的要求，只有达到这个要求才能基本满足对区域性CO2特征进行研究。其次，是探测精度要低于1ppmv，也就是说相对于380ppmv大气CO2的平均浓度来说大概要保证在0.3%的误差范围内。这颗即将诞生的卫星使用的探测方法与反演算法和大部分观测其他气体的卫星采用的被动式差分光谱吸收法一样。纵观卫星遥感气体的发展史，还没有一种气体的卫星探测能到达如此高的精度。所以这对于探测CO2的传感器和反演算法的研发是一个巨大的挑战。

2.2. 研发历程

首先是探测波段的选择，为了达到>0.3%的误差，所以选择合适的探测波段是十分重要的。在太阳辐射中，CO2存在一系列的暗光谱波段和联合光谱波段。其中2.0，1.6和1.4μm

图2. CO2探测波段的选择, 其中CO2的透过率是蓝色线，水汽是红色线（Mao et al. 2004）

吸收波段太弱，2.7μm波段和水汽吸收波段重合，而中心波段4.3μm在太阳辐射范围中相对不很重要[1]。在这里未来的OCO卫星计划将选择了1.58μm波段作为传感器的探测波段[2]，见图2。因为在这个波段的CO2透过率（蓝色线）相比与水汽的透过率（红色线）是最大的，所以最能满足探测精度的需求。

图3. 传感器室内测试图

图4. 传感器外场试验图

在波段选择好后，NASA的OCO卫星计划研究组进行了室内和外场的实验。首先进行传感器的室内稳定性测试（见图3）[4]，实验采用30cm的吸收池进行了几个小时的稳定性

测试，测试的要求是光谱的漂移要小于0.05%。最后的结果是室内测试达到了这个标准，这也为未来的卫星观测任务的顺利完成打下基础。在室内实验成功后，NASA进行了一系列的外场实验（图4）[4]。外场实验的目的在于测试传感器是否能适应对现实环境下的CO2准确观测。其中在威斯康辛和科罗拉多都进行了高塔的观测试验，并预计在2008进行机载探测的试验。室内外的传感器测试试验都是由NASA的碳循环和生态系统科学小组所领导的。

3. 影响因素分析

大气中的云和气溶胶以及水汽对激光光谱的吸收都会对星载传感器探测CO2的精度产生一定的影响[2]。NASA的CO2卫星科学小组选择了1.58μm作为探测波段已经将水汽对光谱的影响降到了最低，所以现在最大的问题就是云和气溶胶对探测波段的影响。从图4[2]可以看出传感器下卷云对太阳辐射过程的影响，大量的散射辐射将直接影响探头接受到的辐射

图4. 传感器下云对太阳辐射过程影响的示意图

值，从而影响对CO2的反演计算。从图5（选自毛建平(NASA)的PPT）的模拟结果分析，卷云对传感器接受到的反射辐射的影响是最大的，但是不同的气溶胶类型对其影响是CO2的不一样的。大颗粒的海洋性气溶胶对辐射的影响是最大的，其次是尺度次之的乡村型气溶胶，最小的是尺度最小的城市型气溶胶[2]。

CO2的吸收系数明显依赖于温度[3]，反射的热辐射明显要低于大气所释放的热红外辐射。利用态的温度廓线来计算大气红外辐射对于CO2的反演是不合适的，将实时探测的温度廓

线带入辐射传输方程计算大气红外辐射才能减小观测误差，所以发展较为成熟温度探测器是十分必要的（目前已经有一定的发展，Aqua卫星上搭载的Atmospheric Infrared Sounder (AIRS)已经有较好的发展）。

图5. 卷云和不同气溶胶对反射辐射影响的模拟（Mao et al. 2004）

不同地域的不同海拔和地表压力都将大大影响柱CO2总量的反演[2]。由于地表测站不能覆盖全球，所以地表压力不能够准确的提供，这就使得气压的压致增宽影响了CO2的影响。为了减小压力变化对反演的影响，所以利用对压力敏感性较小的O2的762nm波段作为参考来辅助计算地表压力，这样可以减小反演误差。

4. SCIAMACHY卫星数据验证

欧空局发射的SCIAMACHY卫星是目前唯一能够探测CO2的卫星。这颗卫星采用WFM-DOAS（Weighting Function Modified Differential Optical Absorption Spectroscopy）反演技术基于线性辐射传输模式和低阶多项式拟合归一化太阳辐射的最小二乘方法，利用近红外光谱数据反演大气CO2柱浓度。但是它的探测误差仅仅小于1%，所以不能很好的满足对CO2精确的研究。下面是我们做的几组地面验证的比较。

见图6-9利用相应地区地面观测站的数据进行了地面验证。首先是对36.53oN,

126.32oE 处的数据做了下地面验证，见图6。可以看出此亚洲地区的地面观测数据系统性的高于卫星观测值。只是在7月份的观测有较好的一致性，其他时期的偏差都相对较大。图7是非洲地区23.27oN, 5.63oE 处的地面观测的地面验证，和图6一样也是卫星值系统性的低

36.53oN, 126.32oE, 47m

图6. 36.53oN, 126.32oE 处的地面验证

于地面观测值，但是相对偏差要小于图6的。图8的19.28oS, 147.05oE 地区属于南半球澳大利亚地区，该地区的地面验证基本与前两幅图一样，卫星观测值系统性的低于地面值，但

23.27oN, 5.63oE, 2710m

图7. 23.27oN, 5.63oE 处的地面验证

是在3月份却出现了卫星值高于地面值的情况。图9是19.28oS, 147.05oE 处的地面验证，除了3月和4月以为全部都低于地面观测值，而且相对偏差较大。

从这四个站点的地面观测来看，SCIAMACHY 卫星的观测数据都基本系统性的偏低于地面数据，而且偏差相对较大。由此正面该卫星不能很好的进行CO 2的的研究，发展新型的OCO 卫星迫在眉睫。

19.28oS, 147.05oE, 2m

图8. 19.28oS, 147.05oE 处的地面验证

图9. 36.00oN, 139.18oE 处的地面验证

5. 结论

从SCIAMACHY卫星的观测值系统性的低于地面验证可以看出，该卫星不能很好的胜任CO2的研究工作。新型的OCO卫星在传感器探测精度上的大大提高将能够满足人们未来对CO2的研究。

致谢：感谢NASA Langley中心的毛建平博士给予的大力帮助和对新型的OCO卫星的资料的详细介绍，并提供部分图片（图3，图4）。同时感谢世界气象组织的WDCGG工作组提供的 CO2 地面观测值和德国Bremen大学的SCIAMACHY/WFM-DOAS 科研小组提供的SCIAMACHY 卫星数据产品。

参考文献：

[1] Liou, K. N., 2002, An introduction of atmospheric radiation. Second Edition, Academic Press, San Diego,

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[2] Mao, J. P. and Kawa, S. R., 2004, Sensitivity studies for space-based measurement of atmospheric total

column carbon dioxide by reflected sunlight. Appl. Opt. 43(4), 914-927

[3] I. Heaton, 1976, Temperature scaling of absorption coefficients. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 16,

801–804

[4] James B. Abshire, et al., 2007: “Laser Sounder for Global Measurement of CO2 Concentrations in the

Troposphere from Space”, EGU, Vienna, Austria, April 15-20

附录：组员分工清单

序号姓名班级分工（具体某一部分工作及论文章节）1 闵敏07博撰写全文，组织调研和处理分析数据。

2 蔡兆男

06硕

处理卫星与地面数据，主要集中在第1，3，4章。

3 胡开明

07博帮助组长调研和辅助全文撰写，主要是第1和5章的内容。

4 邵璞

05硕

帮组处理地面数据，辅助撰写引言部分。

陆地生态系统碳循环研究进展

文章编号:100020585(2001)0520564212 收稿日期:2001206201;修订日期:2001208230 基金项目:中国科学院地理科学与资源研究所知识创新工程主干科学计划(CXIO G -E01-02-04) 作者简介:陶波(1972-),男,黑龙江省哈尔滨人,博士研究生。主要研究方向为全球变化与环境演变。陆地生态系统碳循环研究进展陶　波,葛全胜,李克让,邵雪梅 (中科院地理科学与资源研究所陆地表层系统开放实验室,北京　100101) 摘要:近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分。本文结合IG BP 和IPCC 中有关碳循环的最新报告,介绍了全球碳循环中大气、海洋和陆地生态系统等几个主要碳库的大小及特点,并重点介绍了陆地生态系统碳循环及其基本过程。总结了当前陆地生态系统碳循环研究的四种主要方法:清单方法、反演模拟、涡度相关技术和陆地碳循环模式, 介绍了它们的各自特点以及存在的问题,并对陆地碳过程中的不确定性进行了详细分析。此外,还简要叙述了当前碳循环研究中待解决的问题和今后的发展趋势。关　键　词:碳循环;碳汇;碳库;陆地生态系统;模式中图分类号:P467;P593 文献标识码:A 工业革命以来,人类正以前所未有的速度和强度在全球尺度上对地球系统产生着巨大影响[1]。大气中CO 2浓度已从1850年的285±5ppmv 上升到1998年的约366ppmv ,即近150年内增长了大约28%[2]。从20世纪初至今,全球地面气温已经上升了013～016℃,最近10年已成为自1860年以来最暖的时期[3]。进入90年代,随着温室气体和温室效应等各种气候与环境问题的日益突出和国际气候谈判中对碳源、碳汇评价的客观需要,碳循环问题日益受到人们的普遍关注。大量研究表明,全球碳循环的动态变化与气候变化及人类活动影响(尤其是化石燃料的燃烧和土地利用/土地覆被变化)有着密切关系[2,4]。作为大气中CO 2的源和汇,陆地生态系统碳循环是全球碳循环中的重要环节,在全球气候变化中扮演着重要角色[5]。更好地了解陆地生态系统碳循环的动态机制是全面理解全球碳循环、正确预测未来气候变化的一个重要前提。 1　全球碳库与碳过程碳是生命物质中的主要元素之一,是有机质的重要组成部分。概括起来,地球上主要有四大碳库,即大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库和岩石圈碳库。碳元素在大气、陆地和海洋等各大碳库之间不断地循环变化。大气中的碳主要以CO 2和CH 4等气体形式存在,在水中主要为碳酸根离子,在岩石圈中是碳酸盐岩石和沉积物的主要成分,在陆地生态系统中则以各种有机物或无机物的形式存在于植被和土壤中。第20卷　第5期 2001年11月地理研究GEO GRAPHICAL RESEARCH Vol 120,No 15Nov 1,2001

关于《全球碳循环研究中“碳失汇”研究进展》读后总结

对《全球碳循环研究中“碳失汇”研究进展》读后总结张光凤2011020909 文章关键词：碳循环；碳失汇；森林生态系统；海洋；岩石圈文章研究的意义：“碳失汇”是生态系统碳循环的定量化研究的重要方面，是碳循环研究中的黑箱问题，对其的研究将有助于进一步揭示当今人类面临的许多重大生态环境问题，如全球气候变化机理，气候变化对人类生存环境的可能影响等。文章主要内容：目前，“碳失汇”成为全球碳循环研究的主要问题之一。由于“碳失汇”的存在地点不明以及测定的方法不确定，形成碳循环研究中的黑箱问题。文章对全球的各个碳汇源进行了总结，当前“碳失汇”的研究均以大气作为参考，任何使CO2浓度增加的库定义为源,相反则为汇。碳循环中，按质量守恒原则化石燃料燃烧以及土地利用变化等导致的碳净排放，除了被海洋吸收的部分外，其他部分都排放到大气中，形成大气碳库的净增加值。但是人们发现化石燃料燃烧和土地利用变化等导致的碳排放值和要比大气碳库的净增加值和海洋吸收的碳之和大，大气中一部分碳“失踪”，也就是我们所说的“碳失汇”，也叫“未知碳汇”。由此得出全球碳平衡的公式为：碳源（化石燃料+土地利用等）=碳汇（大气增加+海洋+“未知碳汇”）

关于“碳失汇”形成的原因最合理的解释在陆地生态系统中。由于北半球陆地面积大，矿物燃料所占比例大而大气中CO2 的年平均体积分数接近或低于南半球，这种差异随着矿物质燃烧和二氧化碳排放量的增加而增加，因此说明北半球一定存在一个与北半球陆地有关系未知的碳汇。最近的研究表明,“碳失汇”产生的主要原因是北方陆地森林生态系统对碳的固定、海洋对碳的吸收、岩石圈中CaCO3-H2O-CO2系统(岩溶动力系统)对碳的吸收,以及陆地上碳库的转移。近几年，寻找“碳失汇”的研究的方法主要是样点测定并外推估算和模型估计两种方法。而对碳汇研究的主要问题主要包括碳通量的研究、陆地生态系统碳存储量以及对二氧化碳升高的响应、“碳失汇”模型的完善和全球现代地理信息和遥感技术的应用等方面。

生态系统的物质循环习题

第3节生态系统的物质循环的习题知识点一碳循环1．如图是生态系统中某元素循环的模式图，对该图的叙述正确的是．这是碳元素的循环A 两种生物是生态系统中不可缺少的成分A与BB．．该物质循环只在某生态系统内进行C．图中缺少化学燃料的燃烧D 2．在生态系统中，对碳循环起决定作用的关键环节是．绿色植物的光合作用和微生物的分解作用BA．微生物的分解作用．煤和石油的燃烧D．动物的呼吸作用C 3.如图是自然界碳循环的简图，图中甲、乙、丙各代表 A．甲为生产者、乙为分解者、丙为消费者B．甲为消费者、乙为分解者、丙为生产者C．甲为分解者、乙为生产者、丙为消费者D．甲为生产者、乙为消费者、丙为分解者土壤微生物的分解作用知识点二4．如图是两个生态系统中腐殖质总量随时间的变化情况，这两个生态系统

分别是 B是热带雨林B．A是热带雨林，B是温带草原A．A是热带草原，B是温带草原D．A是冻土苔原，是冻土苔原，C．AB是热带雨林同时加利用泥浆生物反应器处理污染土壤，原理是将污染土壤用水调成泥浆状，5．入部分营养物质和菌种等，在有氧条件下剧烈搅拌，使污染物快速分解。由此推知，该反应器B．主要处理有机污染A．能够实现物质循环 D．存在能量输入、传递、转化和散失C．可看作一个小型生态系统能量流动与物质循环的关系知识点三 ) 6．下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述中，不正确的是( A．生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程为生态系统的能量流动B．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落C．物质是能量的载体，生态系统的能量是伴随物质而循环利用的CO的形式进行的D．碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以2) ．下列关于生态系统中的能量流动和物质循环的叙述，不正确的是(7 A．能量流动和物质循环是独立进行的两个过程B．能量流动和物质循环是相互依存的两个过程．物质循环的进行需要能量的推动D．能量流动的载体是各种有机物C) ( 8．下列与生态系统功能相关的描述中，错误的是．碳循环过程需要能量的驱动A ．物质与能量在生物与环境之间循环流动B 1 C．植物的光合作用和生物的死亡分解是碳循环的一部分 D．全球气候变暖与地球上大气中碳的收支不平衡有关能力提升9．火灾常给森林带来较大危害，但是在某些国家有时会对寒带地区森林中的残枝落叶等进行有限度的人工火烧，来对森林进行资源管理。这种人工火烧的主要目的是 A．消灭森林病虫害B．刺激树木种子萌发C．加速生态系统的分解过程D．提高森林的蓄水能力 10．下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是

草地生态系统固碳能力研究进展

草地生态系统固碳能力研究进展摘要：温室气体大部分是由于大量使用化石燃料致使空气中二氧化碳浓度增多而产生的。经研究表面，陆上生态系统中的绿色植物利用自身的光合作用可以把二氧化碳你转化成碳水化合物，然后采用有机碳的形式是其固存在植物或土壤中，这就是生态系统的固碳能力。现阶段人类为了解决气候的变化问题，对生态系统的研究越来越重要。在各种生态系统的固碳能力研究中，人们发现利用陆地生态系统对二氧化碳的吸收和固存能力是各种生态系统中较为安全和有效的方法。所以，人们对陆地生态系统固碳能力的研究是研究的主要方面。草地作为世界上植被类型分布最广的陆地生态系统，不仅保障着生态安全，还具有丰富的固碳能力。但是很长一段时间人们都只看到了草地的畜牧能力，对其的固碳能力研究不够。关键词：草地生态系统退化

Research progress on the grassland ecosystem carbon sequestration capacity Author： Tutor：Abstract: most of the greenhouse gases is due to the extensive use of fossil fuels causes an increase in carbon dioxide concentration in the air. Studies the surface, the land ecological system of green plants use their photosynthesis to convert carbon dioxide you to carbohydrates, and then the form of organic carbon is its solid existing plants or soil, that is the ecosystem carbon sequestration ability. Human at present stage in order to solve the problem of climate change, the study of ecosystem is more and more important. In the study of various carbon sequestration capacity of ecosystem, it was found that use of terrestrial ecosystem to absorb carbon dioxide and sequestration ability is relatively safe and effective method in various ecosystems. People, therefore, the research of terrestrial ecosystem carbon sequestration ability is the main research aspects. Grassland as the distribution of vegetation types in the world's most widely terrestrial ecosystem, not only guarantee the ecological security, but also has rich carbon sequestration ability. But for a long time people can only see the grassland animal husbandry ability, the ability of carbon sequestration enough. Keywords：The grass The ecological system The degradation of

地球系统的碳循环文字资料

地球系统的碳循环，是指碳在岩石圈、水圈、气圈和生物圈之间，CaCO3、MgCO3、CO2，、CH4、(CH2O)n(有机碳)等形式相互转换和运移的过程。碳循环的重要性: 1、植物的光合作用驱动的碳循环不但为人类提供最基本的食物，而且是煤、石油、天然气和森林形成的前提，为人类提供在时空上可以调节的基本能源。 2、受到全球碳循环调节的大气二氧化碳、甲烷等气体，由于可以吸收由地表放射回来的长波辐射，从而使地球表面温度升高，因此，碳循环通过调节大气温室气体浓度而调节地球表面温度，使其适合生命的发展。碳在圈层间的循环和效应： 1、大气碳库是联系海洋和陆地生态系统的纽带和桥梁，对于大气中的碳来说，岩石圈和人类活动圈是其净源，水圈和生物圈可能是源也可能是汇。 2、海洋具有储存和吸收大气二氧化碳的能力，影响着大气二氧化碳的收支平衡，有可能成为人类活动产生的二氧化碳的最主要的汇。大气二氧化碳不断的与海洋表层进行碳交换，浅层海水吸收二氧化碳并通过生物化学过程向深部转移；海洋是碳酸盐沉积的主要场所，由陆地水文系统输送到海洋的碳酸盐成分，主要在温热带海底沉积；海洋中的浮游生物通过光合作用吸收碳并且向深海和海底沉积物输送。 3、陆地生态系统是一个土壤-植被-大气相互作用的复杂系统，是全球碳循环中受人类影响最大的部分，全球碳循环中最大的不确定性主要是来自陆地生态系统。 4、地球内部的二氧化碳通过地热区、活动断裂带或火山活动不断的释放出来，直接进入大气圈或存储在沉积地层中形成二氧化碳气田；在岩溶作用中，一方面由于碳酸盐的溶解通过水从大气吸收二氧化碳，另一方面由于钙化的沉积则向大气圈释放二氧化碳。影响碳循环的因素一、碳循环的载体 1、生物因素（1）动物因素动物是排放二氧化碳的主体，当然C是组成一切生命的最基本的元素，所以地球上的碳循环无处不在，动物主要是以消费者的形式出现的，他们不但呼吸排放CO2,而且它先是使碳循环在其机体里合成葡萄糖，然后转化成身体的各个组织或排除体外的排泄物，等到他们死亡，尸体又被其他微生物分解，因此完成了碳循环中的使碳从有机界过渡到无机界（2)植物因素植物一方面通过呼吸作用排除二氧化碳，一方面通过光合作用吸收二氧化碳，合成含碳有机物，是大自然天然吸收二氧化碳的工具，而且使他转化成生物赖以生存的能源物质 (3)微生物因素微生物通过分解动植物尸体，把有机碳转化为无机的二氧化碳，排放到大气中影响碳循环的主要因素包括了生物和非生物，几个方面环环相扣，缺一不可，动物作为消费者是二氧化碳的主要产生者，而植物又是转化二氧化碳的主体，微生物作为分解者去分解动植物的有机体，所以世界上才不会有堆积如山的尸体，使有机碳变成了无机碳，是碳循环过程中又以重要的因素，如果没有生产者，那么地球上的动物和有些微生物赖以生存的氧气会越来越少，二氧化碳越来越多，使全球气候变暖，改变地球环境 2、非生物因素

生态系统的物质循环教学设计讲课教案

生态系统的物质循环教学设计

《生态系统的物质循环》一、学习目标分析 1.知识目标（1）理解生态系统物质循环的概念；（2）识记、应用碳循环的过程；（3）比较得出能量流动与物质循环的关系 2.能力目标（1）学会分析生态系统中碳循环的方法，并且可以运用于其他元素循环的分析；（2）通过分析“温室效应”的形成与危害，培养学生的推理，联想，思维迁移的能力；（3）利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程，培养学生比较，归纳以及对自己所持观点的总结表达能力 3.情感目标（1）通过学习人类对碳循环的影响以及温室效应的危害，培养学生环境保护意识（2）积累生态学知识，形成科学的世界观二、教学内容分析学生已学习了生态系统结构和能量流动的知识，对这部分的内容有了初步的了解。学生对于生态系统功能的认识容易停留在简单识记水平，难以建立起结

构功能间的联系，通过本节学习，可以深入理解生态系统结构和功能的关系，形成结构和功能相适应观点。本课的内容来自人教版《生物》第3册第5章“生态系统及其稳定性”第3节“生态系统的物质循环”。有碳循环过程让学生探讨生态系统物质循环的特点形式等内容，并且与能量流动作比较探究两者的区别和联系。并且加入了温室效应的知识，让学生知道温室效应的产生、危害以及如何缓解，让学生重视环境保护。教材第5章是以生态系统为框架，主要讲述了生态系统的结构，生态系统的能量流动物质循环、信息传递及稳定性等知识，主要体现宏观的生态学的内容。本节课内容是第5章的一个重点，是衔接生态系统稳定性与能量流动的重要环节，并为生态系统的稳定性实现提供了一个平台，埋下了一个伏笔。三、教学重难点分析（一）教学重点碳循环的过程（二）教学难点能量流动和物质循环的关系四、教学活动过程 1.用导言引入新课同学们都知道我们人和其他动物每天都在进行着呼吸作用消耗氧气，每天也要饮水，但是为什么氧气和水一直都没有被我们消耗完呢？同学们可以思考一下这个问题。其实这就牵扯到了我们今天要讲的内容—生态系统的物质循环。 2.描述定义让学生回忆生态系统的定义，生态系统中有物质交流，这个物质交流是循环的过程，描述生态系统物质循环的定义。 3.思考与讨论（1）C在无机环境中的存在形式？ CO2、碳酸盐（2）碳在生物体内的存在形式？含碳有机物

高三一轮复习学案44 生态系统的物质循环

．能量主要是以太阳能的形式输入生态系统分别代表生产者、分解者和消费者．在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等是生产者，那么组分1代表的是绿色植物，生物个体数量最多的是．若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是a 含1.3×108kJ，则a

大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________ ．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，________________，传递形式为________。来源有三个：一是________________；二是________________ ．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________ 碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是 ________的。 1 不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供________和________。，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物．能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的________与________ ________，使能量沿着食物链(网)流动。使物质循环不断地在生物________与________之间循环往返，形式存在和流动，能量促进了物质的循环。．能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，能在各级生态系统中进行。探究示例2 示循环过程。下列有关说法正确的是是指二氧化碳和一氧化碳．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量10%～20% 变式训练2(2011·苏州联考)图1是某生态系统碳循环示意图，其中内各生物成分，、5表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能分别属于________________。碳元素在生物群落内传递是沿中表示呼吸作用过程的是________(填序号)。A、C、D为B提供____________

农业生态系统碳循环研究2013

农业生态系统碳循环研究摘要：在人们对温室效应理解不断加深的同时，全球碳循环的研究也随着技术的进步不断深入。与人类生产生活关系最密切的是陆地生态系统碳循环研究，而农业生态系统碳循环研究是其中最为重要的一部分。经过国内外研究者的努力，已对农业生态系统碳源/汇效益、碳循环影响因素、模拟模型、碳通量及农业生态系统对全球变暖的响应等诸多研究内容取得极为重要的成果。但在一些问题上尚存在不小争议，对一些过程尚不能清楚认识，对一些因素尚不能准确联系。关键词：农业生态系统；碳循环；低碳农业；近百年来，全球变暖已成为不争事实，温度的上升对整个地球环境和人类生产生活产生了巨大的影响，产生了一系列严重的和不可逆转的后果：草原和荒漠面积增加，森林面积减少；热带扩展，副热带、暖热带和寒带缩小，寒温带略有增加；农业的种植决策、品种布局和品种改良、土地利用、农业投入和技术改进等受到影响；加剧了目前日趋紧张的水资源问题；改变了区域降水、蒸发分布状况；引发环境问题，增加了对人类及其生存环境的压力[1]。随着全球气候变化研究的不断深入，对全球气候变暖形成原因的理解也产生了一些分歧：一部分人认为人类改造自然的活动是全球气候变暖的主要原因；另一部分人认为全球气候变暖是气候周期性变化的结果，太阳活动和火山活动是变化的主要原因，而人类活动不是决定性原因。但不论全球气候变暖的主要原因是什么，人类活动对整个地球系统产生的巨大影响不容忽视，人类活动排放出以CO2为主的温室气体引起了全球碳循环的变化，而这一变化又进一步影响到全球气候的变化，产生不利于人类生存及发展的变化。碳循环研究在此种局势下显示出极为重要的意义。根据Falkowski研究结果表明，陆地生态系统蓄积了总量大约为2 000 Gt(1Gt=1×1015g)的碳[2]。尽管相较于岩石圈＞60 000 000Gt和海洋38 400Gt的碳量，陆地生态系统蓄积的碳量十分微弱，但是人类主要的生产生活空间位于陆地上，人类的行为最直接的影响陆地生态系统，且产生的影响最大，使得这部分碳储量的变化体现出非同一般的可变性和极为显著的重要性。土壤碳库是温室气体重要的释放源，也是重要的吸收汇[3]。正因为人类活动的强烈影响，可以说全球碳循环中最大不确定性主要来自陆地生态系统。陆地生态系统碳循环过程可以解释为：植物通过光合作用将大气中的CO2吸收存于植物体内，形成有机化合物并固定起来，而后一部分有机物在植物的呼吸作用和土壤及枯枝落叶层中有机质腐烂过程中返回大气。这样的一个循环过程就形成了大气-陆地植被-土壤-大气整个陆地生态系统的碳循环[4]。在人类活动中，农业生产对陆地生态系统起了巨大的影响，农业生产不仅改变了原有的土地利用方式，改变了原有植被种类，甚至改变了土壤类型，并因这些改变对原有碳循环产生了极为重要的影响。1850-1990年期间，土地利用变化造成的CO2排放量约为124Gt，而其中贡献最大的是农业的扩张。在农业活动中，耕地所造成的总净通量约占68％，牧草占13％，迁移农业占4％。人类活动已经强烈改变了原有的全球碳循环模式[5]。 1. 农业生态系统碳源？碳汇？农业生态系统是碳汇还是碳源，这是首先需要回答的问题。农业生态既可以是碳汇，也可以是碳源。农业碳排放主要源于农业废弃物、肠道发酵、粪便管理、农业能源利用、稻田以及生物燃烧。而农业生态系统的碳主要固定在作物和土壤中。农田生态系统中，农田管理措施、土壤性质是影响土壤有机碳固定、转化及释放的主要因素，同时还受土地利用方式、植物品种、气候变化等多种因素影响[3]。不同的农业生态系统因自身特点呈现出不同的碳通量，同一农业系统因管理方式或利用方式不同，甚至可以

全球变化与湿地有机碳循环的研究

全球变化与湿地有机碳循环的研究雷霄（华东师范大学资源与环境科学学院环科系，上海）摘要：湿地生态系统的碳循环正在成为全球变化与陆地生态系统碳循环研究中的一大热点。由于湿地独特的水文条件,使得湿地碳循环具有与其他生态系统不同的特点。植被、气候条件及水文状况共同决定湿地生态系统的碳收支。系统地研究湿地生态系统碳循环有助于加深对全球碳循环变化的理解。本文通过研究湿地生态系统的碳循环以及影响湿地碳循环的因素进行了总结和归纳，对于了解湿地土壤有机碳的储存特点及其与陆地生态系统碳循环的关系,为评价和保护湿地生态系统提供依据具有重要的科学意义。关键词：全球气候变化湿地生态系统碳循环引言随着人类活动的加剧,大气中CO 2、CH 4 等主要温室气体的浓度比工业革命前分别增加了约 28%、118% , 全球平均气温升高了约0. 3 ～0. 6 ℃。全球变暖是世界经济可持续发展和国际社会所面临的最为严峻的挑战。全球碳循环和碳收支是当前气候变化和区域可持续发展研究的核心之一。湿地在化学元素循环中,特别是在CO 2和CH 4 等温室气体的固定和释放中起着重要的“开关”作用,被称之为“转换器”。湿地生态系统是陆地生态系统的重要碳库，约占全球陆地生态系统碳库的10%。 CO 2和CH 4 是引起温室效应的主要气体,其增温效应分别占70%和23%。有关碳的全球生物地球化学循环研究就显得格外重要。碳汇、源及通量的研究也受到重视。湿地碳通量研究主要关注这两种气体的排放问题以及影响它们蓄积或者排放的因素。由于湿地生态系统的复杂性,当前的湿地碳循环研究工作仍有许多困难。但不可否认的是,考虑到湿地生态系统对大气碳循环的可能贡献及对全球气候变化的可能影响,湿地碳循环研究工作将是全球生态环境问题的重要组成部分。 1湿地生态系统中碳循环的研究 1.1 湿地碳循环机制碳循环是指碳元素在大气、水体、动植物、土壤等圈层中的迁移和转变的一系列物理化学和生物过程。湿地碳循环的过程主要表现为：植物吸收大气中的CO 2 与水分，通过光合作用生成有机物和O 2 ，有机物经过食物链传递被动物吸收，生物死亡后在好氧条件下腐蚀在土壤中的有机质经微生物分解成CO 2又释放到大气中，在厌氧环境下则生成CH 4 释放到大气中，同时植物在呼吸过程中也会释放出CO 2（图1）。湿地碳循环影响着CO 2 和CH 4 的平衡：湿地植物吸收大气中的CO 2 经光合作用产生有机质供植物吸收并通过食物链传递给各级高级消费者，动植物残体在微生物的分解下形成腐殖质储藏于土壤中，起到固碳作用；同时湿地植物呼吸释放CO 2 ，微生物在产生腐殖作用的同时也在使有机质发生矿化，释放CO 2与CH 4 ，由此可知，湿地土壤既是碳汇又是碳源，由于人类的开垦利用，自然界中CO 2、CH 4 严重失衡，因此要增强湿地碳汇功能，发挥湿地在温室气体减排中的作用。

全球变化与碳循环

大气物理研究所博士生专业课《全球变化与碳循环》分组项目论文选题：卫星遥感CO2的发展及其应用前景召集人：闵敏组别：13组员总数：4组员名单：闵敏蔡兆男胡开明邵璞日期： 2008年 4 月 27日

卫星遥感CO2的发展及其应用前景闵敏，蔡兆男，胡开明，邵璞中国科学院大气物理研究所，北京 100029 摘要: 本文结合国内外卫星遥感CO2的研究进展，较为详细的介绍了即将发射的探测CO2卫星(Orbiting Carbon Observatory, OCO)计划。第二部分主要介绍了这颗卫星的传感器特点和研发历程。第三部分详细介绍了影响传感器探测精度的几大因素，其中包括卷云，气溶胶，温度和地表压力。第四部分对现在正在运行的SCIAMACHY卫星的观测值做了几组地面验证，结果显示卫星数据系统性的偏低于地面观测值。总之，新型的OCO卫星结合已有的卫星数据将可能为CO2的研究提供有力的支持。关键词：卫星遥感，CO2，传感器 1. 引言 IPCC2007年的评估报告显示，CO2造成的正的辐射强迫约为1.66W/m2,是最重要的温室气体（IPCC 2007）。所以CO2的全球监测对于全球气候变暖的研究有重要意义。传统的地基探测方法虽然具有很高的可靠性，但是都是单点的测量，缺乏对全球大范围、实时探测的能力和统一的探测方法。所以发展卫星观测CO2的技术是势在必行的，但是由于CO2在大气中含量较低（仅380ppmv）和其分子光谱吸收波段的特殊性以及对CO2进行精确测量（精度<0.3%）的严格需求等都大大限制了CO2卫星探测技术的发展。到目前为止，还没有业务运行用于的探测CO2的卫星。随着传感器技术和反演算法的不断进步，探测CO2的卫星遥感技术日渐成熟，NASA（美航总局）将在2008年12月15日发射一颗名为Orbiting Carbon Observatory(OCO, https://www.360docs.net/doc/238164468.html,)的卫星进行全球性的CO2探测（见图1），这将为CO2的研究提供大好的契机，为最终揭开CO2这种温室气体的神秘的面纱打下坚实的基础。图1 未来的OCO卫星示意图

碳循环与全球气候变暖研究综述

碳循环与全球气候变暖研究综述李镜尧* （华东师范大学资源与环境科学学院地理系，上海200062）摘要：九十年代以来，大量观测和研究表明全球气候逐渐变暖，并同时导致其他一系列的全球变化问题。CO2作为主要的温室气体之一，越来越受到人们的重视，碳循环也成为了国际全球变化研究的重要主题。笔者总结了当前国际上有关碳循环与全球气候变暖研究的主要内容和研究方法。主要包括：(1)人类活动对碳排放的影响；(2)森林生态系统的碳循环与管理；(3)河流碳循环对全球变化的影响；(4)土壤呼吸作用和全球碳循环。在总结了碳循环与全球气候变化研究动态的同时，提出了今后研究中应该重视的问题。关键词：碳循环；全球变化；人类活动 0 引言气候变暖近年来一直是全球变化领域研究热点和国际环境谈判的焦点[1]。IPCC第四次评估报告表明：1906～2005年，地表平均温度已经上升了0.74℃[2]；世界气象组织评估认为，2010年为全球有记录以来最热年份，比1961～1990年间平均气温高了0.53℃，中国2010年平均气温较常年偏高0.7℃，是1961年以来第十个最暖年，也是第十四个连续气温偏高年[3]。全球气候变暖的主要原因有人为因素也有自然因素，虽然究竟哪类因素起主导作用任然存在争议，但这不属于本文讨论范围，笔者认为人类活动与温室效应的影响是导致气候变暖的主要原因。地球温室效应是由于人类在长期生产和生活叶，不断向大气层大量排放各种各样有害气体而造成的。在这些有害气体中，最主要的是二氧化碳。此外，还有氟、氯化碳、臭氧、甲烷、氢氧化物、氯化物等40多种微量气体。二氧化碳等有害气体不能吸收太阳短波辐射，而让太阳热辐射顺利通过大气层到达地而，而且它们能够吸收大部分地面长波辐射，而使地面辐射热无法散发到外层间去，像温室的作用一样，从而导致地面和低层大气温度逐渐升高[4]。这就是地球温室效应。因气温效应的气体称为温室效应气体。人类活动通过化石燃料的燃烧以及将森林、草原转换成农业或其它低生物量的生态系统，将岩石、有机体以及土壤中的有机碳以CO2的形式释放到大气中从而增加大气中CO2的含量。从上世纪70年代后期开始全球碳循环研究受到人类的普遍关注，特别是几十年到几百年尺度上的人类活动如化石燃料(煤、石油和天然气等) 的燃烧和非持续土地利用(砍伐森林、开垦草地、改造沼泽等) 对碳排放的影响。进入20世纪90年代以来，全球变化研究领域日益加强了对全球碳循环的研究[5]。在大气中，二氧化碳是含碳的主要气体，也是碳参与物质循环的主要形式。在生物库中，森林是碳的主要吸收者，它固定的碳相当于其他植被类型的2倍。森林又是生物库中碳的主要贮存者，贮存量大约为4.82×1011 t,相当于目前大气含碳量的2/3。在水圈中以多种形式存在生物库中则存在着几百种被生物合成的有机物。这些物质的存在形式受到各种因素的调节。河流连接陆地生态系统和海洋两大活动碳库，构成全球碳循环的一个关键环节。河流碳的输出及循环过程与近岸水域环境、海洋碳库变动及全球气候系统紧密相关。有机碳在全球碳循环系统中处于核心地位。了解河流有机碳通量及性质变化是目前河流碳循环研究的重要内容之一。土壤呼吸作用是全球碳循环中一_____________________________________ *作者简介：李镜尧，男，1989—，在读硕士（学号51110801052），地图学与地理信息系统专业温室气体反演方向。E-mail：kuntaljy@https://www.360docs.net/doc/238164468.html,

我国草地生态系统碳循环研究进展

收稿日期:2003206;修订日期:2003207 基金项目:中国科学院知识创新重大项目(KZCX 12S W 201204)、中国科学院地理科学与资源研究所知识创新项目(CX I O G 2E 01203201与CX I O G 2A 00206)、国家重点基础研究发展规划项目 (2002CB 412503)、国家自然科学基金项目(49971005) 作者简介:齐玉春(19722),女,山东茌平县人,助理研究员,在职博士。主要从事全球变化与温室气体排放以及碳、氮元素生物地球化学循环等方面的研究,已发表论文近20篇。E 2m ail : qiyc @igsnrr 1ac 1cn 文章编号:100726301(2003)0420342211 我国草地生态系统碳循环研究进展齐玉春1,董云社1,耿元波1,杨小红1,耿会立2 (1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101; 2.西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100) 摘　要:文中首先分析了草地生态系统在碳循环研究中的地位和重要性,进而对我国草地生态系统碳循环的研究现状作了较为详尽的阐述,包括植物、凋落物、土壤三大碳库以及主要含碳温室气体通量等,对其主要研究结论进行了深入的剖析。同时提出了今后我国草地生态系统碳循环的重点研究方向和研究领域。关　键　词:草地;碳循环;碳库;温室气体中图分类号:P 467;X 144 1　引言自18世纪50年代Jo sep h B lack 发现空气中存在CO 2开始[1],人类就一直没有停止过对碳元素的探索和研究,尤其是工业革命以后,大气中含碳温室气体CO 2、CH 4等浓度始终以前所未有的速率增长,温室气体浓度的升高强烈地影响着气候系统,并导致人类生存环境的变化[2,3]。因此,近年来以CO 2、CH 4等为核心的碳元素循环过程研究更引起各国的高度重视,目前,碳循环的研究已成为四大国际全球变化研究组织(IGB P ,W CR P 、I HD P 、 D I V ER S ITA S )共同关注的三大科学研究目标之一[4]。陆地生态系统作为人类的居住环境和人类活动的主要场所,其碳贮存量约为大气碳库的2倍[5],在大气、海洋、陆地和岩石圈等地球四大碳库中占据着重要地位,是全球碳循环的重要组成部分。但由于其下垫面的复杂性以及人类活动的强烈干扰,它同时也是目前研究中存在最不确定性的生态系统之一[6],对于陆地生态系统碳循环规律和机制的研究将是全球碳循环研究的关键环节。在各种陆地生态系统中,又以草地生态系统的研究尤为重要。据统计,我国现有不同类型草地面积约4亿hm 2,约占我国土地总面积的40%以上,是我国陆地最大的生态系统,其面积约为我国耕地面积的4倍,森林面积的316倍[7～10]。草地第22卷第4期 2003年7月地　理　科　学　进　展PRO GR ESS I N GEO GRA PH Y V o l 122,N o 14July,2003

浙教版科学八年级下册第三章第七节-自然界中的氧循环和碳循环-一课时练习( 含答案)

第7节自然界中的氧循环和碳循环 1．自然界中的氧循环消耗氧气的主要途径是等；产生氧气的途径是。大气中的氧气的含量会随着生物的呼吸、微生物的氧化分解和物质的燃烧等运动而减少，但又会随植物的光合作用而增加，周而复始地进行循环，这就是自然界的氧循环。自然界中的氧是在不断循环变化的。 2．自然界中的碳循环自然界中的碳可以以单质和化合物的形态出现，碳在自然界中也是可以循环的。碳的循环主要通过CO2来进行的。它可以分为三种形式。（1）是植物经作用将大气中的二氧化碳和水化合生成有机物，在一作用中又以二氧化碳返回大气中被植物再度利用；（2）是植物被动物采食后，有机物被动物吸收，在体内氧化成二氧化硪，并通过释放回大气中又可植物利用。（3）是动植物残体被分解，以及等燃烧时，生成二氧化碳，它返回大气中后重新进人生态系统和碳循环。 3．温室效应大气中等温室气体具有吸热和隔热的功能，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来，从而产生。在温室气体中二氧化碳占55%，其他还包括水蒸气、臭氧、氧化亚氮、甲烷、氯氟烃等。适度的“温室效应”能保证地球上的气温恒定，适于动植物生存，促进植物的光合作用。 “温室效应”加剧在一定程度上导致全球性气候变暖，产生一系列的危害。 ①；②；③；④。（1）温室效应产生的原因。 ①矿物燃料（如煤、石油、天然气）的大量使用；②乱砍滥伐造成森林面积减少。（2）减缓温室效应的措施。 ①减少化石燃料的使用；②开发新能源；③植树造林，严禁乱砍滥伐。题型一自然界中的氧循环 1．氧气在自然界中存在非常广泛，并不断循环转化。请回答以下问题：（1）铁生锈、动植物的呼吸（填“是”或“不是”）缓慢氧化。（2）下图是自然界中氧的部分循环示意图。从①～ ⑥中选择序号填空，消耗氧气的有，产生氧气的有。（3）将沸点不同的气体分离开来，常采用液化分离法。如，控制温度在-183℃时，可将空气中氮气（N2）与氧气（O2）分离。工业上分离液态空气制取氧气，该过程属于（填“物理”或“化学”）变化。 2．自然界中氧气的主要来源是，消耗氧气的途径有（任写一点）。从氧循环的角度分析，早晨空气中的氧气含量比傍晚空气中的氧气含量要，你的理由是。题型二自然界中的碳循环

湿地生态系统碳循环的过程

湿地生态系统碳循环的过程湿地碳循环主要包括2个基本过程:①植物通过绿色叶片的光合作用固定大气CO2并形成总初级生产力,此过程主要受太阳辐射、气温、水分和养分供应等因子的驱动.此过程中植物需要消耗部分光合产物为其自身生命活动提供能量,同时释放CO2.②植物死亡后其残体在微生物作用下分解转化,一部分形成转化成颗粒有机碳(particulateorganiccarbon,POC)和简单的可溶性有机碳(dissolvedorganic C,DOC),在水介质中经过微生物作用或直接氧化为CO2(HCO-3),一部分形成泥炭,逐年堆积.上层泥炭以及仍未完全分解的植物残体,继续参与以上分解转化.此过程是个复杂的生物地球化学过程,受植物残体本身性质、气候条件和周围诸多环境因素的影响.另外,对于开放或半开放的湿地系统,POC和DOC是外界与系统之间碳交换的2个重要形态,它们在湿地系统的碳收支中也具有重要意义。一个典型的湿地生态系统至少应当具有底部土壤、水体介质和生活在介质中的有机体 ,并且具有完整的营养级结构、能量流动和物质循环链条。自然界的物质循环均由实体和过程组成 ,湿地的碳循环也不例外。一般来说 ,它一方面包含了碳库 ,另一方面又包含碳库之间的碳通量。碳库之间的碳通量变化是由许多物理、化学和生物过程引起的。作为实体的湿地碳库可以区分出3 种碳库类型 :活生物区碳库、碎屑碳库 (多由动植物残体组成) 和被溶解气体碳库 (即水溶无机碳库) 。同理 ,湿地碳循环的过程也可分为生物过程、物理/ 化学过程和分解过程(后者大部分为生物分解 ,也有小部分的物理和化学分解) 。碎屑碳库是目前湿地中最大的有机碳库 ,远远超过湿地中细菌、浮游生物、动植物区系有机碳量。泥炭地及其他类型浅水型湿地的碳循环泥炭地、草本沼泽和三角洲冲积湿地是几种较为常见的浅水型湿地。其中 ,泥炭地是全世界分布最广的湿地类型 ,在世界各地均有分布 ,尤其是在北半球北部的中高纬度地区。泥炭地占全球湿地面积的 50 %～70 % ,总面积达 400 万km2,碳储量为世界土壤碳储量的三分之一 ,相当于全球大气碳库碳储量的75 % (Joosten H andClarke D. ,2002)。1996 年和 1999 年的 Ramsar会议已把泥炭地列为国际重要湿地类型加以保护。据Joosten 等(2002) 估计泥炭地碳的蓄积速率为 20～30 gC·m- 2yr- 1,加拿大泥炭地包含有 200 ～450 Pg(1Pg = 1Gt = 1015g) 碳 ,拥有世界上最丰富的泥炭地资源。目前许多研究表明 ,占世界大部分泥炭地的北部地区在未来可能变得更温暖 ,同时也表明中部大陆地区变得更干旱 ,沿海地区变得更湿润 ,但存在着很大的不确定性。由于 NPP 和分解都与湿度和热量条件紧密相关 ,如果气候变化真如预料的那样 ,泥炭地的碳动态变化将会发生很大的改变。潜在变化无论是在量上还是在变化趋势上都有很大的不确定性。

生态系统的物质循环学案

５、3 生物系统得物质循环导学案科目:高二生物组稿：张凤英张宝军使用时间20１６/10／2５印刷份数 1200 学习目标： 1．以碳循环为例，分析生态系统中得物质循环. 2．尝试探究土壤微生物得分解作用。 3．说明能量流动与物质循环得关系。 4．关注碳循环平衡失调与温室效应得关系。学习过程一、碳循环 1。循环路线 ⑴在生物群落与无机环境之间:以得形式进行。 ⑵在生物群落内:以得形式进行。 2．过程图解特别提醒:碳在无机环境与生物群落之间传递时,只有与之间得传递就是相互得，其她各成分之间得传递都就是单向得. 3.特点:具有 ,循环性. ４。温室效应 ⑴形成原因：化学燃料短时间内大量燃烧使大气中CO2 ,打破了得平衡。 ⑵危害：。 ⑶防止或减缓温室效应得主要措施：①改善能源结构，开发新能源(核能、水能等）,尽量减少化学燃料得燃烧（减少ＣO２得来路）.②大力推行植树造林活动（增加CO2得去路)。思考讨论：1。碳在无机环境中得主要存在形式：＿_＿＿__＿_ ２．碳从无机环境进入生物群落得形式: ___________ 3.碳在生物群落中得主要存在形式: ___＿_＿__ 4．碳从无机环境进入生物群落得方式：＿__＿＿＿_＿__＿__＿___＿_＿___＿＿__＿_ 5。碳在生物群落中得传递途径就是 _＿＿＿__＿___＿＿＿＿___＿_＿_＿____________＿６。碳从生物群落进入无机环境得主要方式：＿__＿＿_______＿＿__＿_＿__＿_＿＿＿ 7.碳循环得范围____＿＿______＿__ 二、生态系统得物质循环指组成生物体得等元素,都不断得进行着从无机环境到，又从_______＿__到无机环境得循环过程，这就就是生态系统得物质循环。这里所说得生态系统，指得就是，其中得物质循环具有 ,因此又叫 . 思考讨论：

人类活动对碳循环的影响

[课程论文] 人类活动对碳循环的影响

人类活动对碳循环的影响摘要：随着近些年温室效应的加强及人类活动对碳循环的影响，全球碳循环体系中，已经发生了初步的变化，在地球系统中，海洋、大气和陆地以及其中的生命与非生命部分都存在着相互联系。人类正在以各种方式根本性地改变着地球的各种系统和循环。碳循环是一个极其复杂的地球化学循环过程，包括碳元素在各个储库的贮存和在不同储库之间的流通。不同时间尺度的碳的自然循环都保持着动态平衡状态。人类活动触动了这种平衡机制，成为当前全球碳循环变化的主要驱动因子。本文主要探讨碳循环的概念及其变化的原因，并对减缓碳循环变化提出展望与建议。关键词：碳储库；碳循环；人类活动引言：碳元素不是地球上丰度最高的元素，但它独特的原子结构使其成为存在形式最为复杂的元素，也是地球上化合物种类最多的元素。碳元素有4个共价键，这些键很容易跟其他元素链接成长而稳定的复杂分子，以吸收、储存、交换周围环境的物质和能量。自然界的碳稳定同位素有 C和 C两种，丰度分别为98．89 和1．11 ，我们熟知的MC是碳的放射性同位素，半衰期是5 730 a。碳元素的自然赋存状态有单质和化合物，其中包括数以百万计的有机化合物。自然界中碳同位素的分馏主要有动力学分馏效应和碳同位素交换反应。从根本上影响碳同位素分馏的是生物因素。但生物过程复杂多变，难以像物理过程那样遵循一些基本原则而得出准确严谨的解释。这也正是为什么碳循环的研究要比水循环更加复杂的原因。研究自然界中碳的循环规律是揭示地球环境因子变化的重要手段。一方面，碳在自然界的物质循环过程影响着地球气候与环境的变化，CO2。在大气中含量的变化是地球气候发生改变的关键；另一方面，碳是生命物质的最基本元素之一，生命活动是碳元素在自然界进行循环的最重要影响因素。由于生命有机物质中碳元素中“轻碳”( C)比“重碳”(坞C)含量高，因此通过研究岩石中碳的同位素