我國碳循環(huán)研究成果進(jìn)展

北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院、北京大學(xué)生態(tài)研究中心方精云院士組織并帶領(lǐng)科研人員，在我國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究方面取得系統(tǒng)性突破，在PNAS上發(fā)表了系列論文，全面、系統(tǒng)地報道了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能特征及氣候變化和人類活動的影響，量化了中國陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的強(qiáng)度和空間分布，闡明了生物多樣性和大尺度養(yǎng)分條件對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響。研究成果的發(fā)表不僅為驗(yàn)證和發(fā)展相關(guān)的生態(tài)學(xué)基本理論、評估生態(tài)系統(tǒng)對未來環(huán)境變化的響應(yīng)提供了基本數(shù)據(jù)，也為今后中國應(yīng)對氣候變化的國際談判和國土資源的保護(hù)利用提供了重要科學(xué)支撐。

本專輯的研究思路和基本原理（圖片來源于北大新聞）

PNAS第115卷第16期，封面標(biāo)題為“中國的碳固存”。（圖片來源于PNAS）

古絲綢之路核心區(qū)到達(dá)1.5℃和2℃全球溫升閾值時的氣候變化

中國科學(xué)院大氣物理研究所周天軍研究組采用CMIP5多模式的集合平均，針對多種排放情景，估算了絲綢之路核心區(qū)達(dá)到1.5度和2度增暖的時間，比較了全球平均溫度達(dá)到1.5度和2度溫升閾值時絲綢之路核心區(qū)的平均氣候和極端氣候指標(biāo)的變化，研究論文發(fā)表于Atmospheric and Oceanic Science Letters。中國西部和中亞位于古絲綢之路核心區(qū)，是連接?xùn)|西方的橋梁。1.5℃和2℃溫控目標(biāo)的設(shè)定，是國際社會應(yīng)對氣候變化的重要舉措。理解在上述溫升閾值下絲綢之路核心區(qū)平均氣候和極端氣候的可能變化，將為“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施提供重要科學(xué)參考。

大氣非均相化學(xué)和污染物催化凈化領(lǐng)域研究進(jìn)展

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心賀泓院士研究組在硫酸鹽新粒子生成機(jī)制、低溫選擇性催化氨氧化（NH3-SCO）和碳?xì)溥x擇性催化還原（HC-SCR）氮氧化物方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果于連續(xù)發(fā)表于ACS catalysis。硫酸鹽作為大氣細(xì)顆粒物的重要組分，與灰霾成因密切相關(guān)；研究揭示了硫酸鹽二次粒子爆發(fā)增長的一個新的來源，為灰霾追因與控制提供理論基礎(chǔ)。氨氣（NH3）主要來源于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)以及交通運(yùn)輸業(yè)等方面；最近的研究表明氨氣對我國灰霾的形成有重要的促進(jìn)作用，因此對氨氣的去除具有重要意義。乙醇-SCR的反應(yīng)機(jī)理及水蒸氣的重要作用被闡釋，為設(shè)計高效HC-SCR系統(tǒng)提供理論指導(dǎo)。

歐亞大氣環(huán)流跨季節(jié)持續(xù)性研究進(jìn)展

中國科學(xué)院大氣物理研究所季風(fēng)系統(tǒng)研究中心吳仁廣研究員、陳文研究員等利用觀測資料分析、動力診斷以及大氣環(huán)流模式試驗(yàn)指出，歐亞500-hPa位勢高度異常的第一主導(dǎo)模態(tài)可以從冬季一直持續(xù)到下一年春季，研究論文發(fā)表于Journal of Climate。溫度是全球氣候變化的重要指示變量，溫度異常對農(nóng)業(yè)、生態(tài)、社會經(jīng)濟(jì)和人民生活等都存在顯著的影響。歐亞大氣環(huán)流主導(dǎo)模態(tài)的跨季節(jié)持續(xù)性和北大西洋海溫三極子模態(tài)的持續(xù)性有顯著的聯(lián)系，當(dāng)北大西洋海溫三極子模態(tài)維持時，其激發(fā)的大氣波列也得以從冬季持續(xù)到春季。大氣環(huán)流模式試驗(yàn)證實(shí)了上述觀測事實(shí)。

中國重大生態(tài)工程發(fā)揮巨大固碳效應(yīng)

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、沈陽應(yīng)用生態(tài)所、水土保持研究所、武漢植物園、地理科學(xué)與資源研究所、遺傳發(fā)育所等單位承擔(dān)的中國科學(xué)院戰(zhàn)略性科技先導(dǎo)專項(xiàng)“國家重大生態(tài)工程固碳量評價”項(xiàng)目的最新研究結(jié)果揭示，我國所實(shí)施的重大生態(tài)工程顯著提升了工程區(qū)域碳儲量和碳匯功能，發(fā)揮了巨大固碳效應(yīng)，研究論文發(fā)表于PNAS。自2000年至2010年，6項(xiàng)重大生態(tài)工程實(shí)施對生態(tài)系統(tǒng)碳儲量和固碳能力提升發(fā)揮了重要作用，重大生態(tài)工程區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)碳儲量增加達(dá)到1.5PgC，年均碳匯功能達(dá)到132TgC/年，抵消了同期我國化石燃料燃燒CO2排放的9.4%。系列成果表明我國積極參與全球環(huán)境治理，落實(shí)CO2減排承諾。

“三北”防護(hù)林（圖片來源于PNAS）

天然林資源保護(hù)（圖片來源于PNAS）

物種之間的補(bǔ)償作用在青藏高原草地生產(chǎn)力維持過程中起關(guān)鍵作用

中國科學(xué)院西北高原生物研究所“高寒生態(tài)系統(tǒng)與全球變化”學(xué)科組與北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院等單位合作，于2011年在青海海北高寒草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（海北站），建立了大型的“增溫—降水改變”控制實(shí)驗(yàn)。通過野外實(shí)驗(yàn)，結(jié)合海北站連續(xù)32年的地面監(jiān)測以及青藏高原9個站點(diǎn)實(shí)驗(yàn)研究的Meta分析，探討了氣候變化對高寒草地植物群落結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力的影響，研究論文發(fā)表于PNAS。為解答系列科學(xué)問題，科研人員克服了高原的惡劣氣候條件，進(jìn)行了嚴(yán)格的野外氣候變化控制實(shí)驗(yàn)。如果未來植物多樣性喪失，高寒草地對氣候變化的緩沖作用降低，就會威脅到生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

烏拉爾阻塞對北極海冰的影響

中國科學(xué)院大氣物理研究所羅德海研究員等與賓夕法尼亞州立大學(xué)教授Steven Feldstein和Sukyoung Lee合作，分析研究了烏拉爾阻塞的東移、西移和準(zhǔn)定常對巴倫支和喀拉海海冰的不同影響，并探討了阻塞影響海冰的具體物理過程，相關(guān)成果發(fā)表于Journal of Climate。冬季烏拉爾阻塞是北極海冰減少的具體物理過程，最重要的物理過程是增加向下長波輻射，改變表面感熱、潛熱通量和風(fēng)驅(qū)動的海冰漂移都是相對次要的過程。準(zhǔn)定常型烏拉爾阻塞會帶來最劇烈最持久的海冰減少，最近20年巴倫支—喀拉海海冰劇烈減少可能與準(zhǔn)定常型烏拉爾阻塞的增多有關(guān)。

造林對干旱半干旱地區(qū)土壤碳氮儲量的影響

中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所李蘭海研究員團(tuán)隊通過收集過往發(fā)表文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)，同時基于MetaWin平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，評估了造林對全球干旱半干旱地區(qū)表層土（0～30cm）有機(jī)碳和全氮儲量的影響，分析了造林前土地利用類型、造林樹種和造林后時間長度對土壤碳、氮的動態(tài)影響，研究論文發(fā)表于Science of The Total Environment。結(jié)果表明，干旱半干旱地區(qū)土壤有機(jī)碳和全氮儲量在造林后分別顯著提升了131%和88%。因此，在干旱半干旱地區(qū)，在荒地上栽植落葉闊葉樹種具有巨大的固碳和固氮潛力，且這種潛力能夠在短期內(nèi)就展現(xiàn)出來。