“基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究”成果

参加国家“十三五”科技创新成就展

由科技部、国家发展改革委、财政部、军委装备发展部、军委科技委、北京市人民政府共同主办的国家“十三五”科技创新成就展于10月21日至27日在北京展览馆举行。南京大学国际地球系统科学研究所完成的“基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究”成果参加了此次展览。

在国家重点研发计划“全球变化及应对”重点专项项目“基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究”支持下，南京大学国际地球系统科学研究所自主研发了基于多源卫星遥感数据的高分辨率全球碳同化系统，以植被叶面积指数、日光诱导叶素荧光和大气CO₂柱浓度卫星遥感数据等为约束优化计算陆地生态系统和海洋碳通量（图1）；模拟揭示了近40年全球陆地生态系统碳汇变化特征以及不同因子的贡献，发现1982-2016年期间全球大部分地区植被叶面积指数呈上升趋势，大气CO₂浓度上升是陆地生态系统碳汇增大的主要原因，其次为叶面积指数上升的贡献（图2）；集成多源遥感和模型等数据研究了全球陆地生态系统生产力对大气CO₂浓度上升的响应，发现1982-2015年大气CO₂浓度上升对全球陆地生态系统生产力的促进作用（二氧化碳施肥效应）呈下降趋势（图3）。上述成果为预估全球陆地生态系统碳汇、实现碳中和目标、参与国际气候变化谈判等提供科学支撑。

相关成果发表于Science, Nature communications和Atmospheric Chemistry and Physics,项目研制的15套数据产品已在国家生态科学数据中心共享(http://www.nesdc.org.cn/project/index?projectId=1202)。

图1. 利用发展的全球碳同化系统GCASv2同化GOSAT卫星CO₂浓度数据优化计算的2010-2015年平均全球陆地生态系统和海洋碳通量（g C^-2 yr^-1）。（a）优化前的碳通量，（b）优化后的碳通量，（c）优化前后的碳通量差异。（a）和（b）中负值为汇、正值为源

图2. 1981-2016年全球叶面积指数变化趋势（上）和模拟的不同因子对全球陆地生态系统的累积贡献（下）

图3.全球二氧化碳施肥效应（β）变化趋势及其分布。(a) 不同遥感数据估算的全球β趋势，（b）全球β趋势直方图，（c）不同遥感数据估算的β趋势平均值全球分布，（d）基于EC-LUE模型GPP的β趋势全球分布，（e）基于多生态模型平均GPP的β趋势全球分布，（f）不同方法得到的全球β趋势比较