陆地高分辨率水文—生物地球化学过程CNMM-DNDC三维模型的研发及应用进展 被引量：1

1

作者 郑循华 李思琪 +7 位作者 张伟 刘春岩 姚志生 韩圣慧 王睿 王凯 陈笑 李勇 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期92-107,共16页

CNMM-DNDC模型是本文作者团队研发的陆地高分辨率水文—生物地球化学过程三维模型。本文系统介绍了建模背景和理念、核心过程和模型特点、模拟功能和观测验证、多尺度区域或流域初步应用以及未来发展展望。自2018年刊发首个版本以来,该... CNMM-DNDC模型是本文作者团队研发的陆地高分辨率水文—生物地球化学过程三维模型。本文系统介绍了建模背景和理念、核心过程和模型特点、模拟功能和观测验证、多尺度区域或流域初步应用以及未来发展展望。自2018年刊发首个版本以来,该模型经过了多方面科学过程改进和模拟功能扩展,在元素化学反应、物质相变和机械迁移等基本物理、化学、生物过程层面,完成了对陆地表层系统碳氮磷水循环全耦合的精细刻画。迄今开展的观测验证表明,CNMM-DNDC模型基本普适于不同生物气候带(从热带到寒区多年冻土地带)的流域或区域长时间序列“三高”(时间、空间和过程高分辨率)综合模拟,实现对陆地生态系统的碳、氮、磷、水三维运移、水土流失、水力驱动溶解态和颗粒态碳氮磷横向迁移、碳氮温室气体和污染气体排放、生态系统生产力、水分蒸散发和水分能量平衡等众多可持续发展目标表征变量的预测。该模型广泛推广应用于多尺度区域或流域的复杂过程虚拟科学试验研究和服务于面向生态环境建设与减污降碳的优化调控决策,可望为协同落实联合国多个可持续发展目标提供先进的数值模拟技术支撑。 展开更多

关键词 碳氮磷水循环全耦合模拟 水文—生物地球化学过程模型 CNMM-DNDC模型 联合国可持续发展目标

在线阅读 下载PDF 职称材料

近地层O_3和CO_2浓度变化对冬小麦影响的数值模拟:Ⅰ模型结构 被引量：6

2

作者 郑昌玲 王春乙 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期184-191,共8页

在试验研究的基础上,文中尝试利用数值模拟方法评估O3和CO2浓度变化对作物的影响。以农田生态系统碳氮生物化学模型(DNDC)为基础,对其中的作物子模型进行改进,加入O3对冬小麦光合作用和叶片生长影响的模拟,结合原模型中有关CO2对冬小麦... 在试验研究的基础上,文中尝试利用数值模拟方法评估O3和CO2浓度变化对作物的影响。以农田生态系统碳氮生物化学模型(DNDC)为基础,对其中的作物子模型进行改进,加入O3对冬小麦光合作用和叶片生长影响的模拟,结合原模型中有关CO2对冬小麦光合作用影响的模拟,建立反映O3和CO2浓度变化对冬小麦生长发育和产量形成影响的作物模型。文章对DNDC模型进行了参数修正以适用于中国华北地区;文章参考前人的工作,引用了两种O3对作物光合作用影响的模拟方法进行比较,分别是O3对初始光利用率的影响和O3对叶片光合作用的直接影响;在此基础上,进一步考虑O3对冬小麦叶片生长的影响,根据试验资料,建立了O3对叶片生长影响系数。 展开更多

关键词 浓度变化 冬小麦 CO2 O3 模型结构 近地层 数值模拟方法 生物化学模型 农田生态系统 DNDC模型 作物光合作用 叶片光合作用 叶片生长 试验研究 生长影响 作物模型 形成影响 生长发育 华北地区 参数修正 直接影响 光利用率

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Biome-BGC模型的青藏高原五道梁地区NPP变化及情景模拟 被引量：18

3

作者 李传华 韩海燕 +3 位作者 范也平 曹红娟 王玉涛 孙皓 《地理科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第8期1330-1339,共10页

以'气候变暖'为标志的全球气候变化对青藏高原生态系统产生强烈影响,利用参数本地化的生物地球化学模型(Biome-BGC)对五道梁地区草地生态系统进行模拟,研究了该区域1961~2015年净初级生产力(net primary productivity,NPP)的变... 以'气候变暖'为标志的全球气候变化对青藏高原生态系统产生强烈影响,利用参数本地化的生物地球化学模型(Biome-BGC)对五道梁地区草地生态系统进行模拟,研究了该区域1961~2015年净初级生产力(net primary productivity,NPP)的变化,并进行了情景模拟。结果表明:五道梁地区近55 a草地年均NPP为67.94 g/(m^2·a),呈显著上升趋势,主要是由生长季延长以及9月份生物量快速增长造成。在该地区,温度是草地NPP的主导因子,降水变化在40%以内对生产力影响不显著;温度和降水交互影响NPP,对单一影响有放大作用,暖湿条件下NPP对气候变化响应更加明显。 展开更多

关键词 草地生态系统 生物地球化学模型 气候变暖 参数本地化

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于多场多相模型MICP修复混凝土数值模拟分析 被引量：2

4

作者 寇海磊 李振东 张西鑫 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期83-94,共12页

针对混凝土在服役期间容易出现裂缝的现状,微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术在混凝土修复领域得到了极大的关注,MICP技术可以有效地封堵混凝土裂缝,降低裂缝渗透率,修复混凝土裂缝及表面缺陷。本文以带有裂缝的标准混凝土试块为研究对象... 针对混凝土在服役期间容易出现裂缝的现状,微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术在混凝土修复领域得到了极大的关注,MICP技术可以有效地封堵混凝土裂缝,降低裂缝渗透率,修复混凝土裂缝及表面缺陷。本文以带有裂缝的标准混凝土试块为研究对象,采用COMSOL数值软件,建立了三维生物-化学-渗流模型,完成了注浆浓度、速率和次数对修复效果影响的分析。结果表明:当初始微生物浓度增加到原来的1.7倍时,注浆结束时碳酸钙生成量提高约1.6倍,渗透率下降约1.51倍;胶结液浓度变化对渗透率下降无显著影响;当注浆速率提升为原来的1.5和2.0倍时,碳酸钙的生成量分别提高1.24和1.38倍,渗透率分别下降0.58和0.66倍。在注浆效果影响因素中,注浆次数影响最大,其次是注浆速率,胶结液浓度影响最小。 展开更多

关键词 微生物修复 海工混凝土 数值模拟 生物-化学-渗流模型 参数敏感性分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

具时滞营养循环的生化竞争模型(英)

5

作者 A.S.Zaghrout F.M.Kandil 《应用数学》 CSCD 1998年第1期106-110,共5页

本文研究具时滞营养循环项的生化模型，给定了关于解的有界性与持久性的条件．

关键词 竞争模型 有界性 时滞营养循环 生物化学模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

北冰洋浮游生物空间分布及其季节变化的模拟 被引量：5

6

作者 魏皓 赵伟 +3 位作者 罗晓凡 聂红涛 胡宪敏 鹿有余 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期65-79,共15页

低营养级浮游生物生态动力过程对环境变化的响应非常敏感。随着全球气候变化加剧,北冰洋正在经历快速的环境变化。厘清北冰洋低营养级浮游生物季节分布与变化特征是探究北冰洋生态系统对环境快速变化响应的前提,也是评估北极海区固碳能... 低营养级浮游生物生态动力过程对环境变化的响应非常敏感。随着全球气候变化加剧,北冰洋正在经历快速的环境变化。厘清北冰洋低营养级浮游生物季节分布与变化特征是探究北冰洋生态系统对环境快速变化响应的前提,也是评估北极海区固碳能力的重要依据。基于此,本文构建了海洋–海冰–生物地球化学循环模型,并对北冰洋叶绿素浓度以及浮游生物结构的时空变化特征进行了模拟,结果表明:(1)北冰洋表层叶绿素浓度的峰值主要出现在5月,且太平洋一侧叶绿素浓度高于大西洋一侧;随着海水层化,表层受营养盐限制的海区呈现次表层叶绿素浓度最大值现象,且由陆架向海盆,次表层叶绿素浓度最大值层逐渐加深;9月,叶绿素浓度高值重回水体上层,太平洋一侧海区表层叶绿素浓度呈现较为明显的次峰值。(2)由于太平洋和大西洋入流营养盐浓度及结构的不同,北冰洋表层浮游生物群落结构存在明显空间差异。太平洋一侧,硅藻和中型浮游动物占优,硅藻在5月和9月出现生物量峰值,微型浮游植物在3月、5月和6月维持相对较高生物量;而大西洋一侧,在早春-春末夏初-夏秋经历了微型浮游植物-硅藻-微型浮游植物的演替,总体而言,微型浮游植物和微型浮游动物占优。此外,两侧海区浮游动物浓度峰值相较浮游植物滞后约半月。 展开更多

关键词 浮游植物 营养盐 海洋–海冰–生物地球化学循环模型 北冰洋

在线阅读 下载PDF 职称材料

近地层O_3和CO_2浓度变化对冬小麦影响的数值模拟:Ⅱ模拟结果和分析 被引量：8

7

作者 郑昌玲 王春乙 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期192-203,共12页

针对CO2和O3浓度变化对冬小麦影响,改进了农田生态系统碳氮生物化学模型(DNDC),并利用模型模拟了O3和CO2浓度变化对冬小麦生长发育和产量的影响,检验了模型的模拟效果。通过对原DNDC模型适用性的调整,使之适用于固城站,为进一步改进作... 针对CO2和O3浓度变化对冬小麦影响,改进了农田生态系统碳氮生物化学模型(DNDC),并利用模型模拟了O3和CO2浓度变化对冬小麦生长发育和产量的影响,检验了模型的模拟效果。通过对原DNDC模型适用性的调整,使之适用于固城站,为进一步改进作物模型打下了可靠的基础。通过试验资料验证表明,模型较好地反映了O3和CO2浓度变化对冬小麦生长发育和产量形成的影响。通过敏感性分析得出,模型对温度变化反映灵敏;在CO2浓度倍增情况下,O3浓度变化对冬小麦的复合影响分析看出,一定浓度范围内,CO2可缓解O3对作物影响的负效应,O3对CO2带来的正效应有削弱作用。 展开更多

关键词 浓度变化 CO2 冬小麦 O3 模拟结果 数值模拟 近地层 生物化学模型 农田生态系统 DNDC模型 生长发育 敏感性分析 模型模拟 模拟效果 作物模型 试验资料 产量形成 温度变化 CO浓度 浓度范围 作物影响 适用性 负效应 弱作用

在线阅读 下载PDF 职称材料

人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟——以宁夏盐池县荒漠草原区为例 被引量：1

8

作者 袁洪艺 杜灵通 +5 位作者 乔成龙 王玉霞 薛斌 魏采用 周峰 李明涛 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3515-3524,共10页

荒漠草原区人工灌丛生态系统的总初级生产力(GPP)和蒸散(ET)如何响应全球气候变化,不仅是全球变化生态学研究的核心问题,也关乎干旱半干旱风沙区生态建设的可持续性。利用参数优化后的生物群区生物地球化学循环(Biome⁃BGC)模型和气象环... 荒漠草原区人工灌丛生态系统的总初级生产力(GPP)和蒸散(ET)如何响应全球气候变化,不仅是全球变化生态学研究的核心问题,也关乎干旱半干旱风沙区生态建设的可持续性。利用参数优化后的生物群区生物地球化学循环(Biome⁃BGC)模型和气象环境驱动数据,考虑不同气候变化情景和未来趋势,模拟了盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统GPP和ET对气候变化的响应。结果表明:(1)增温会显著抑制生态系统的GPP,大幅度的增温(3℃)会导致GPP急剧下降,但增温对ET的抑制作用非常微弱;(2)降水是限制ET变化的重要因素,相对于增温诱发干旱胁迫所引起的ET小幅下降,降水多寡则更直接地控制着生态系统的ET大小;(3)中国西北地区未来气候的“暖湿化”趋势和大气CO_(2)浓度升高会对荒漠草原区人工灌丛生态系统产生综合驱动效应,增强陆地和大气间的碳水交换通量。研究成果可为干旱半干旱区应对全球变化及指导地方政府制定生态保护修复政策提供科学依据。 展开更多

关键词 人工灌丛生态系统 生物群区生物地球化学循环(Biome⁃BGC)模型 总初级生产力 蒸散 气候变化 盐池县

在线阅读 下载PDF 职称材料

辽宁省农田土壤碳库分布及变化的模拟分析 被引量：4

9

作者 韩冰 王效科 +2 位作者 欧阳志云 曹志强 邹德乙 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第7期1321-1327,共7页

中国作为世界上一个重要的农业大国 ,农业土壤对全球大气中 CO2 浓度的影响正在引起人们的普遍关注。研究以辽宁省为对象 ,采用针对农业土壤碳库和痕量气体排放估算建立的反硝化分解 ( DNDC)模型 ,在建立有关辽宁省气候、农业土壤和农... 中国作为世界上一个重要的农业大国 ,农业土壤对全球大气中 CO2 浓度的影响正在引起人们的普遍关注。研究以辽宁省为对象 ,采用针对农业土壤碳库和痕量气体排放估算建立的反硝化分解 ( DNDC)模型 ,在建立有关辽宁省气候、农业土壤和农业生产的分县数据库基础上 ,估算了辽宁省农田土壤碳库储量 ,为1 1 8.5 5 Tg C,并发现辽宁省农田土壤碳量有较明显的地区差异 ,东北地区较高 ,西南地区较低。经过一年的耕种后 ,农田土壤碳的变化量也有较明显的地区差异 ,东北地区减少幅度较大 ,西南地区相对变化不大或有所增加。还发现无论何种施肥方式 ,辽宁省农田土壤碳的变化都存在地区差异。且施用有机肥有利于农田土壤碳的积累。在输入的土壤性质数据中 ,有机质数据的详细程度对 DNDC模型模拟结果的精确度影响较大。 展开更多

关键词 辽宁省 生物地球化学模型 农田土壤 碳库

在线阅读 下载PDF 职称材料

有机无机肥料配施对春玉米农田N2O排放及净温室效应的影响 被引量：34

10

作者 翟振 王立刚 +3 位作者 李虎 邱建军 杨军 董小雨 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2502-2510,共9页

为了明确有机无机肥料配施条件下华北旱地春玉米农田N2O周年排放规律、影响因素及其净温室效应，采用静态箱-气相色谱法和生物地球化学模型（DNDC）相结合的方法，对单施化肥（NPK）、有机无机肥料配施（50％M＋50％U）、单施有机肥（M... 为了明确有机无机肥料配施条件下华北旱地春玉米农田N2O周年排放规律、影响因素及其净温室效应，采用静态箱-气相色谱法和生物地球化学模型（DNDC）相结合的方法，对单施化肥（NPK）、有机无机肥料配施（50％M＋50％U）、单施有机肥（M）、对照（CK）等处理的春玉米农田N2O排放情况进行了周年监测，并对DNDC模型进行验证，利用验证后的模型定量评价了不同施肥处理的净温室效应。结果表明：不同有机无机肥料配施处理N2O放通量具有明显的季节变化规律，通量变化范围是-17．56—157．25μg·m2·h-1，在非生长季观测到明显的N2O排放峰，最大排放通量为83．85μg·m2·h-1。NPK、50％M＋50％U、M、CK处理周年累计排放量分别为1．49、1．20、0．82、0．61kgN·hm-2·a-1，非生长季排放总量分别占全年总排放量的40．6％、59．2％、61．7％和60．7％，非生长季N2O排放不容忽视；在整个周年观测期内，当土壤水分含量介于19％-37％之间时，各处理下的N2O通量同土壤含水量呈极显著正相关关系。综合考虑整个农田生态系统碳收支平衡和温室气体排放，经过DNDC模型模拟表明有机无机肥料配施同单施化肥处理相比净温室效应减少33．5％，可以达到在保持产量的基础上“减排”和“固碳”的协同效果。上述研究结果为有机无机肥料合理使用以及旱地农田“稳产、减排、固碳”相协调施肥技术的筛选提供了科学依据。 展开更多

关键词 春玉米 有机无机肥料配施 N2O 生物地球化学模型(DNDC) 净温室效应

在线阅读 下载PDF 职称材料

温室气体排放与中国粮食生产 被引量：34

11

作者 王效科 李长生 欧阳志云 《生态环境》 CSCD 2003年第4期379-383,共5页

中国用占世界8%的土地养活了世界上1/5的人口,粮食生产已经基本满足了现有人口的需求。但是,生产粮食会向大气释放大量的温室气体。面对全球减少温室气体排放的压力,在粮食生产中,增加农田生态系统的碳固定能力及减少N2O和CH4的排放,直... 中国用占世界8%的土地养活了世界上1/5的人口,粮食生产已经基本满足了现有人口的需求。但是,生产粮食会向大气释放大量的温室气体。面对全球减少温室气体排放的压力,在粮食生产中,增加农田生态系统的碳固定能力及减少N2O和CH4的排放,直接关系着中国粮食生产的未来发展。文章分析全球和中国温室气体排放清单中粮食生产的作用和意义;利用生物地球化学模型DNDC和中国农业生产数据库,估算中国农田生态系统的土壤碳动态和N2O排放;通过情景分析(Scenario),预测在不同方案下,中国农田生态系统碳动态和N2O的排放量;提出了我国未来粮食生产应该采取的对策和技术措施。 展开更多

关键词 粮食生产 二氧化碳 甲烷 氧化亚氮 生物地球化学模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

应用CNMM-DNDC模拟小流域土壤水力侵蚀和颗粒态碳氮磷迁移 被引量：3

12

作者 李思琪 李勇 +5 位作者 张伟 郑循华 胡鹏程 范继辉 汪涛 朱波 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1511-1521,共11页

水力侵蚀是我国分布最广、危害最严重的水土流失类型,由此导致的土壤和生源要素流失会引起土壤质量下降、河流湖泊富营养化等生态环境问题。水文生物地球化学模型水力侵蚀过程的优化,对定量评估水力侵蚀强度并识别其空间分布特征具有重... 水力侵蚀是我国分布最广、危害最严重的水土流失类型,由此导致的土壤和生源要素流失会引起土壤质量下降、河流湖泊富营养化等生态环境问题。水文生物地球化学模型水力侵蚀过程的优化,对定量评估水力侵蚀强度并识别其空间分布特征具有重要意义。因此,本研究以土壤水力侵蚀物理模型ROSE为基础,在分布式流域水碳氮耦合模型CNMM-DNDC中拓展了土壤水力侵蚀流失和颗粒态碳氮磷元素富集模块。以川中丘陵区盐亭截流紫色土农林复合小流域(简称“截流小流域”)为例,开展了地块尺度验证和小流域尺度的土壤水力侵蚀和颗粒态碳氮磷流失的高时空分辨率模拟应用。结果表明:增加了土壤水力侵蚀和颗粒态碳氮磷富集模块的CNMM-DNDC模型,能够较好地模拟截流小流域玉米-小麦轮作径流小区产沙量和颗粒态氮流失量的季节动态特征,模型验证阶段模拟值和观测值均表现出显著线性拟合关系(R^(2)分别为0.83和0.85),改进的CNMM-DNDC模型能够用于模拟评估流域水土流失和颗粒态碳氮磷流失强度空间分布。截流小流域由地表径流引起的土壤水力侵蚀、颗粒态碳氮磷流失强度与土地利用和地形特征密切相关,其中坡耕地和居民区土壤水力侵蚀最严重,同时也是截流小流域颗粒态碳氮磷流失的主要来源。模型的模拟结果显示,2004—2006年截流小流域栅格尺度土壤侵蚀模数均值分别为400 t∙km^(−2)∙a^(−1)、701 t∙km^(−2)∙a^(−1)和1550 t∙km^(−2)∙a^(−1),属于轻度水力侵蚀区域。2004—2006年截流小流域由水力侵蚀引起的颗粒态碳年总流失量的平均值分别为63.9 kg(C)∙hm^(−2)∙a^(−1)、107.2 kg(C)∙hm^(−2)∙a^(−1)和200.2 kg(C)∙hm^(−2)∙a^(−1),同期颗粒态氮年总流失量的平均值分别为6.3 kg(N)∙hm^(−2)∙a^(−1)、10.5 kg(N)∙hm^(−2)∙a^(−1)和19.5 kg(N)∙hm^(−2)∙a^(−1),颗粒态磷年总流失量平均值分别为0.9 kg(P)∙hm^(−2)∙a^(−1)、1.5 kg(P)∙hm^(−2)∙a^(−1)和2.8 kg(P)∙hm^(−2)∙a^(−1)。本研究拓展了CNMM-DNDC模型对土壤水力侵蚀产沙和随之的颗粒态碳氮磷迁移的模拟功能,为水土流失和面源污染的研究和防控提供先进的模型工具。 展开更多

关键词 生物地球化学模型 流域模型 土壤水力侵蚀 碳氮磷元素富集 水土流失

在线阅读 下载PDF 职称材料

中国土地利用/土地覆盖变化研究

13

《农业科技通讯》 2007年第1期62-62,共1页

关键词 土地利用/土地覆盖变化 中国东部 生物地球化学模型 农业生态系统 农业土地利用 相互作用机理 气候模型 全球变化

在线阅读 下载PDF 职称材料