青藏高原地气间二氧化碳通量观测研究进展OA
Progress in observational studies on carbon dioxide fluxes between the atmosphere and the surface on the Qinghai-Xizang Plateau
青藏高原作为全球重要的生态安全屏障和气候敏感区,其陆地生态系统在区域乃至全球碳循环中发挥着重要作用.近年来,伴随气候变暖和生态系统变化,高原碳汇能力面临强化与削弱并存的复杂趋势.为准确评估青藏高原陆地生态系统二氧化碳通量格局及其变化机制,科研人员从20世纪80年代起逐步构建了以涡动相关观测为核心的CO2通量观测网络,逐步覆盖草地、灌丛、湿地与湖泊等下垫面类型,并借助卫星遥感和机器学习算法推动了从点位观测向区域估算的拓展.研究显示,高寒草甸生态系统普遍表现为稳定且强烈的碳汇,净生态系统碳交换(NEE)的年均值多小于-100 g·C·m⁻²·a⁻¹;高寒草原则受降水控制显著,碳汇能力相对较弱.湿地与沼泽类生态系统CO₂通量呈现高度时空异质性,水文动态和季节冻融过程共同决定其由碳汇向碳源的转变规律.高原湖泊亦展现出碳汇功能,但不同湖泊间CO₂通量交换差异显著,反映出气候、水文与湖滨带植被状况的综合调控作用.在区域尺度上,东部和东北部草地碳汇强度显著高于西部干旱区,反映出碳汇分布受温度、降水和植被生产力等气候生态因子控制.高时空分辨率遥感反演产品表明,过去数十年间青藏高原草地碳汇整体呈增强趋势,暖湿化背景下生长季延长和植被覆盖度提升是其主要驱动机制.然而,研究也揭示出若干不确定性来源,包括通量观测站点在西部和高海拔区分布稀疏、通量估算模型间参数差异大、多年冻土区碳排放潜力尚未充分表征、以及土地利用方式变化对CO2通量影响尚缺系统评估等.此外,生态系统生产力和土壤呼吸的年际变化给高原长期碳平衡的量化也带来了复杂性.未来研究亟需整合多源观测技术(如无人机、遥感卫星反演、地下剖面监测等),加强对地气反馈机制和生态过程的长期定位监测,发展耦合人类活动与生态响应的机制模型,为提升高原碳汇估算精度、解析其演变规律和服务"双碳"战略提供科学基础.
As a globally significant ecological security barrier and climate-sensitive region,the Qinghai-Xizang Plateau(QXP)plays a crucial role in regional and global carbon cycles.In recent years,climate warming and ecosystem changes have led to a complex pattern of concurrent strengthening and weakening in the plateau's car-bon sink capacity.To accurately assess the spatiotemporal patterns and mechanisms of carbon dioxide(CO ₂)fluxes over QXP terrestrial ecosystems,researchers have established a flux observation network centered on ed-dy covariance techniques since the 1980s.This network now covers various surface types including grasslands,shrublands,wetlands,and lakes.The integration of satellite remote sensing and machine learning has further fa-cilitated the upscaling from point-based measurements to regional estimates.Studies indicate that alpine mead-ows serve as stable and strong carbon sinks,with mean annual net ecosystem exchange(NEE)generally below-100 g·C·m ⁻ ²·y ⁻ ¹.In contrast,alpine steppes exhibit weaker sink strength,largely regulated by precipitation.Wetland and marsh ecosystems show high spatiotemporal heterogeneity in CO₂ fluxes,with hydrological dynam-ics and seasonal freeze-thaw processes driving their shifts between carbon sink and source states.Lakes on the plateau also act as carbon sinks,though the magnitude of CO₂ exchange varies significantly across lakes,reflect-ing integrated effects of climate,hydrology,and riparian vegetation.At the regional scale,grassland carbon sink strength is notably higher in the eastern and northeastern parts of the plateau compared to the arid west,indicat-ing control by climatic and ecological factors such as temperature,precipitation,and vegetation productivity.High spatiotemporal resolution remote sensing products reveal an overall strengthening trend in the grassland car-bon sink over the past several decades,primarily attributed to extended growing seasons and increased vegeta-tion cover under a warming and wetting climate.However,several uncertainties remain,including sparse distri-bution of flux stations in western and high-altitude regions,large parameter discrepancies among flux models,in-adequate representation of carbon emissions in permafrost zones,and a lack of systematic assessment of land use change impacts on CO ₂ fluxes.Moreover,interannual variability in ecosystem productivity and soil respiration introduces additional complexity in quantifying the long-term carbon balance of the plateau.Future studies ur-gently need to integrate multi-source observation technologies-such unmanned aerial vehicles,satellite remote sensing,and subsurface monitoring-to enhance long-term monitoring of land-atmosphere feedbacks and ecologi-cal processes,and develop mechanism-based models that couple human activities with ecological responses.These advances will provide a scientific foundation for improving the accuracy of carbon sink estimates on the plateau,understanding its dynamics,and supporting China's"Dual Carbon"strategy.
马耀明;赵文清;石兴东;孙丽君;徐悦;谈昌蓉;张强;周晓雯;蔡征岭;李轩;李帷墨;王宾宾;胡泽勇;马伟强;王玉阳;谢志鹏;马彬;姚楠
中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||三峡大学 水利与环境学院,湖北 宜昌 443002||中国科学院大学 地球与行星科学学院,北京 100101||中国科学院西北生态环境资源研究院,甘肃 兰州 730000||兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000||西藏珠穆朗玛特殊大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站,西藏 定日 858200||中国科学院加德满都科教中心,北京 100101||中国-巴基斯坦地球科学研究中心,伊斯兰堡 45320,巴基斯坦中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||中国科学院大学 地球与行星科学学院,北京 100101中国科学院西北生态环境资源研究院,甘肃 兰州 730000||中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||中国科学院大学 地球与行星科学学院,北京 100101兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000||中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000||中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101中国科学院西北生态环境资源研究院,甘肃 兰州 730000||中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||中国科学院大学 地球与行星科学学院,北京 100101兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000||中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000||中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||中国科学院大学 地球与行星科学学院,北京 100101兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000||中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||中国科学院大学 地球与行星科学学院,北京 100101中国科学院西北生态环境资源研究院,甘肃 兰州 730000中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||中国科学院大学 地球与行星科学学院,北京 100101||兰州大学 大气科学学院,甘肃 兰州 730000||西藏珠穆朗玛特殊大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站,西藏 定日 858200中国农业大学,北京 100193中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101中国科学院青藏高原研究所 青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室地气作用与气候效应团队,北京 100101||中国科学院大学 地球与行星科学学院,北京 100101
天文与地球科学
青藏高原CO2通量涡动相关法CO2通量观测网络
Qinghai-Xizang PlateauCO₂ fluxeddy covarianceCO2 flux observation network
《高原气象》 2026 (4)
935-953,19
中国科学院国际伙伴计划之中国科学院与美国联邦科研机构合作项目(162GJHZ2025079MI)国家自然科学基金项目(42230610)
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