我國碳循環(huán)研究成果進展

北京大學城市與環(huán)境學院、北京大學生態(tài)研究中心方精云院士組織并帶領科研人員，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)表不僅為驗證和發(fā)展相關(guān)的生態(tài)學基本理論、評估生態(tài)系統(tǒng)對未來環(huán)境變化的響應提供了基本數(shù)據(jù)，也為今后中國應對氣候變化的國際談判和國土資源的保護利用提供了重要科學支撐。

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1.5℃和2℃全球溫升閾值時的氣候變化

中國科學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)達到1.5度和2度增暖的時間，比較了全球平均溫度達到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)，是連接東西方的橋梁。1.5℃和2℃溫控目標的設定，是國際社會應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)略的實施提供重要科學參考。

大氣非均相化學和污染物催化凈化領域研究進展

中國科學院生態(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制、低溫選擇性催化氨氧化（NH3-SCO）和碳氫選擇性催化還原（HC-SCR）氮氧化物方面取得新進展，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。氨氣（NH3）主要來源于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)以及交通運輸業(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作用，因此對氨氣的去除具有重要意義。乙醇-SCR的反應機理及水蒸氣的重要作用被闡釋，為設計高效HC-SCR系統(tǒng)提供理論指導。

歐亞大氣環(huán)流跨季節(jié)持續(xù)性研究進展

中國科學院大氣物理研究所季風系統(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)流模式試驗指出，歐亞500-hPa位勢高度異常的第一主導模態(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)濟和人民生活等都存在顯著的影響。歐亞大氣環(huán)流主導模態(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)流模式試驗證實了上述觀測事實。

中國重大生態(tài)工程發(fā)揮巨大固碳效應

中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、沈陽應用生態(tài)所、水土保持研究所、武漢植物園、地理科學與資源研究所、遺傳發(fā)育所等單位承擔的中國科學院戰(zhàn)略性科技先導專項“國家重大生態(tài)工程固碳量評價”項目的最新研究結(jié)果揭示，我國所實施的重大生態(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，研究論文發(fā)表于PNAS。自2000年至2010年，6項重大生態(tài)工程實施對生態(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)碳儲量增加達到1.5PgC，年均碳匯功能達到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CO2減排承諾。

“三北”防護林（圖片來源于PNAS）

天然林資源保護（圖片來源于PNAS）

物種之間的補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

中國科學院西北高原生物研究所“高寒生態(tài)系統(tǒng)與全球變化”學科組與北京大學城市與環(huán)境學院等單位合作，于2011年在青海海北高寒草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站（海北站），建立了大型的“增溫—降水改變”控制實驗。通過野外實驗，結(jié)合海北站連續(xù)32年的地面監(jiān)測以及青藏高原9個站點實驗研究的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。為解答系列科學問題，科研人員克服了高原的惡劣氣候條件，進行了嚴格的野外氣候變化控制實驗。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)的服務功能。

烏拉爾阻塞對北極海冰的影響

中國科學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、潛熱通量和風驅(qū)動的海冰漂移都是相對次要的過程。準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

中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所李蘭海研究員團隊通過收集過往發(fā)表文獻中的數(shù)據(jù)，同時基于MetaWin平臺對數(shù)據(jù)進行整合分析，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。