| 单词 | 森林CO2交换模型 |
| 释义 | 【森林CO2交换模型】 拼译：the simulation model of the exchange of carbon dioside in forest 森林植物是地球碳循环的主要参与者，它每年从空气中吸收1016t碳，约占空气中碳的14%。由于森林被砍伐，森林面积迅速减小，减少了森林对CO2的吸收，使空气CO2浓度不断增高，而引起“温室效应”和气候变化，已成为人们关注的问题。森林的CO2交换为评估环境质素变化的重要方面；联系森林中光分配和植物光合模型估算大面积森林的生产力，将在改善森林生产管理和环境规划上起重要作用。 1950年，Huber利用小气象方法研究CO2的空气动力学交换过程。1952年后，Inoue等进行空气动力学田间植物光合作用的研究，为森林CO2交换模型的研究奠定了基础。1969年Waggoner和1971年Lemon等人，先后研究了随树冠层高度变化的温度、湿度和CO2模拟廓线的能量交换代数模型。植物与包围它的大气的气体交换模型是以不同程度的抽象形式表现的。1960年Morteith和Szeicz，以及1965年Jnoue以微气象方法来模拟CO2气体运动，但未考虑植物特征参数，如叶面积、光吸收和CO2输送的阻抗等。1970年Dewit等和1975年Norman等的模式反映了植物单叶矢向和倾角、光与光合作用关系，但忽视了与此相联系的风速和CO2浓度变化的效果，研究的模型具有较大局限性。同时，由于缺少适宜的和精确的仪器来测定空气中CO2浓度的微量变化和计算CO2的垂直剖面，通过湍流输送建立的森林CO2交换模型仍缺少实用意义。1984年Johnson和Thornley与1989年Johnson、Parson和Ludlow的植物光合模型已有长足改进，但未与气象因素联系起来。在地球表面附近物质和热量的垂直通量是湍流所推动的。从气流到表面存在连续向下的动量通量，它与风速和表面粗糙度都有关。动量能量表示湍流输送水气、CO2和热量的效率。在结构均匀和具有一定高度的植物群落，其上方边界层的空气湍流大小与气流的零平面位移上距离成正比。当风速基本属于中性稳定条件时，可从对数风速廓线得出湍流扩散有关参数。森林植物群落内部或上层两者之间形成CO2浓度剖面，空气中CO2浓度随高度而变化，并通过湍流的扩散形成CO2的垂直流动。这一垂直流动的大小取决于树冠层CO2浓度差和扩散系数。扩散系数与高度、风速、温度梯度和表面粗糙度有关。计算流量的扩散需要精确地确定扩散系数。1964年，Vchijima和Weight曾假定阻力系数与风速无关，通过动量确定扩散系数。当可感热与水蒸气扩散系数相等，在一稳定性的宽范围内假定CO2扩散系数始终与水蒸气扩散系数相等，通过温度、湿度和净辐射梯度测定，可确定扩散系数。Lemon也提出从总热量与温度梯度比率来确定扩散系数。动量的扩散系数随进入植被深度成指数方式减弱，在接近地面“强迫对流”的湍流输送增高；而白天，“自由对流”占重要地位，且风的剖面不是严格地成对数的因而从风剖面形状不易精确地确定扩散系数。无论何种方法，其精确性取决于田间测定气候因素剖面的代表性和精确程度、取样时间，以及在群落内某一点CO2浓度的振幅大小，因而收集的全部气候因素必须在时间和空间上一致。其中以晴朗无云的天气、结构一致的大面积森林群落和在稳定的低风速或适中风速时测定最理想。植物群落上面空气中CO2剖面来自植物群落的CO2垂直流量，它与整个植物群落在单位时间和单位面积内同化和呼吸速率相一致。净同化率是植物叶面积、CO2扩散阻抗、辐射吸收和温度的函数。同时由于空气CO2剖面在一天的时间和一年季节的变化，这一昼夜和季节性周期变化使建模过程更为复杂。创制特殊的和敏感的CO2分析仪已有可能直接地甚至自动地测定CO2垂直输送情况。应用日本常陆－堀场(Hitachi-Horiba)公司的六通道红外线CO2分析仪，可以连续测定CO2浓度变化。测定CO2浓度达至百万分之一的精确度。但森林CO2交换模型仍未能充分估计树层风速和CO2的水平运动，即所谓平流的效应；同时CO2扩散系数的确定仍有待改进，且未能在足够大面积森林进行测定，以取得有效的参数。总的森林CO2交换系统包括一系列子程序。子程序是描述大气和土壤表面边界层的各种相互作用过程。植物群落包括结构的和生理的两组参数。结构参数，包括单位土地面积上叶面积(叶面积指数)、单叶的光合和呼吸作用、叶片空间排列和角度。生理参数，包括CO2被植物同化的外部和内部阻抗。树木冠层内和冠层上小气候，可根据辐射、温度、湿度、CO2浓度和风速等来描述。模型执行结果表明，湍流输送是森林CO2交换的主要过程；植物单叶最大光合速率是树冠CO2吸收的最主要变量。树冠层内的阻抗取决于太阳辐射强度和气温。叶面积影响能量对流交换。气象学与森林生理生态学的结合将进一步确定有关参数的有效性和检验CO2交换模型的实用性。不同生态类型森林具有不同的植物特性参数和小气象的参数。发展不同生态类型林和大尺度面积森林CO2交换模型，为当前工作的重点。森林CO2交换模型将纳入地区的或全球的碳循环的计算机模型，以预测大气CO2变化趋向。【参考文献】：1 Lemon E R．Agron J．1960；52，679～7032 Lieth H J．J Geophys Res．1963；68，3887～38983 Monteith J L．Szeicz G．Waggoner P．E．Jappl Eco1．1965；2，345～3554 Inoue E．J Agric Met．Tokyo，1965；20，137～1405 Waggoner P E，Furnival G M，Reifsnyder W E．Forest Sci．1969；15，37～456 Monteith J L．Vegetation and the Atmosphere London：A Cademic Press 1975，1：68～129(中国科学院华南植物研究所孙谷畴副研究员撰) |
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