全书详细介绍了非均匀二氧化碳及其对全球和区域气候与碳水循环变化影响的昀新成果。共六章，前两章为基于观测和卫星遥感数据的客观事实分析，给出了全球和区域尺度二氧化碳非均匀动态分布的时空特征；第3章是在含碳循环的地球系统模式中引入时空非均匀二氧化碳动态分布并开展其气候效应的数值模拟；第4章是非均匀二氧化碳分布对地表升温进程的影响以及气候敏感度的影响研究；第5章为地表碳通量的变化与响应机理研究；第6章是基于流域尺度考虑地形的碳循环与水循环耦合的地表碳水通量模拟与应用。
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主持国家自然科学基金重点项目，国家重点研发计划课题
目录
丛书序
序
前言
第1章 非均匀大气二氧化碳对气候影响的研究进展 1
1.1 引言 1
1.2 数据来源介绍 2
1.3 结果分析 3
1.3.1 二氧化碳柱浓度的逐月变化及误差检验 3
1.3.2 全球二氧化碳柱浓度的全球分布与增长率 5
1.3.3 全球二氧化碳排放与碳通量、风场和降水的空间分布 6
1.3.4 全球二氧化碳柱浓度与碳通量、风场和降水四季变化 9
1.3.5 中国区域二氧化碳柱浓度分布与增长率 15
1.3.6 中国区域二氧化碳排放与碳通量、风场和降水的空间分布 17
1.3.7 中国区域二氧化碳柱浓度与碳通量、风场和降水四季变化 20
1.4 结论与讨论 24
第2章 全球与典型区域非均匀大气二氧化碳浓度及人为碳排放 26
2.1 引言 26
2.2 大气非均匀二氧化碳浓度数据产品 27
2.2.1 主要地基大气二氧化碳浓度观测网络介绍 28
2.2.2 大气二氧化碳浓度主要卫星数据产品 31
2.3 基于地基观测的大气二氧化碳浓度卫星数据产品验证 33
2.3.1 大气二氧化碳柱浓度产品的验证分析 33
2.3.2 近地面大气二氧化碳浓度产品的验证分析 33
2.4 大气二氧化碳浓度的时空分布特征 34
2.4.1 全球及典型地区对流层中层大气二氧化碳浓度分布特征 34
2.4.2 全球与典型地区近地面大气二氧化碳浓度分布特征 38
第3章 非均匀二氧化碳的气候效应模拟 46
3.1 引言 46
3.2 CMIP5浓度驱动的历史试验与排放驱动的 ESM历史试验对比 47
3.2.1 驱动 esmHistorical试验的二氧化碳排放数据 47
3.2.2 esmHistorical试验模拟的二氧化碳时空分布及其变化 48
3.2.3 esmHistorical试验与 historical试验模拟的气温变化对比 50
3.3 基于地球系统模式的非均匀 CO2分布气候效应模拟试验 52
3.3.1 地球系统模式 BNU-ESM介绍 53
3.3.2 针对非均匀 CO2分布模拟的模式改进 54
3.3.3 用于模式强迫场的全球非均匀 CO2浓度数据 55
3.3.4 试验设计 55
3.3.5 不同试验所用的 CO2浓度对比 56
3.4 非均匀 CO2与均匀 CO2试验主要模拟结果对比 58
3.4.1 历史试验降水对比分析 59
3.4.2 历史与未来不同时期降水、蒸发与土壤湿度对比 60
3.4.3 高空场模拟对比 62
3.5 全球陆地平均的相关变量统计对比 63
第4章 非均匀二氧化碳对地表升温进程的影响与敏感度 64
4.1 引言 64
4.2 非均匀CO2与均匀CO2试验气温模拟对比 65
4.2.1 两组试验模拟的多年平均气温的空间差异 65
4.2.2 两组试验模拟的历史气温变化的空间分布 68
4.2.3 全球平均气温的年际与季节变化 70
4.2.4 历史时期全球典型区域增温对比 71
4.3 辐射通量和云量的模拟对比分析 73
4.3.1 地面辐射通量对比 73
4.3.2 大气层顶辐射通量对比 75
4.3.3 不同高度云量对比 76
4.4 不同区域均匀与非均匀CO2情况下气温对CO2浓度的敏感性曲线 77
4.4.1 气温对CO2变化敏感度的计算 77
4.4.2 全球典型区域气温和二氧化碳历史与未来季节敏感度变化 77
4.4.3 全球典型区域年均和季节敏感度随CO2浓度的变化 83
第5章 非均匀二氧化碳时空分布对地气碳通量交换的影响 88
5.1 引言 88
5.2 非均匀CO2数据驱动碳水耦合模型的碳通量分析 90
5.2.1 数据与方法 90
5.2.2 非均匀CO2对 ET、GPP和WUE的影响 92
5.3 基于海陆气耦合模式非均匀二氧化碳对地气碳通量交换的影响 99
5.3.1 非均匀二氧化碳对陆气碳通量影响的分析方法与试验设计 99
5.3.2 非均匀二氧化碳对气候要素场和碳通量时空分布的影响 100
5.3.3 非均匀二氧化碳对地气碳通量交换影响的机理分析 106
5.4 碳中和目标下区域碳通量的时空演变和机理研究 109
5.4.1 碳中和目标下区域碳通量的时空演变和机理研究的方法及试验设计 109
5.4.2 碳中和目标下区域碳通量的时空演变结果分析 110
5.4.3 碳中和目标下区域碳通量的机理分析 112
第6章 地表碳水通量的响应与反馈模拟研究 114
6.1 引言 114
6.2 陆面模式 SSiB4-TRIFFID与水文模式 TOPMODEL的耦合 115
6.2.1 含碳循环的陆面模式 SSiB4-TRIFFID简介 115
6.2.2 TOPMODEL与 SSiB4-TRIFFID的耦合 117
6.3 研究区域与驱动资料 118
6.3.1 研究区域 118
6.3.2 驱动因子与模型参数 118
6.4 SSiB4/TRIFFID耦合TOPMODEL对流域水文模拟的影响检验 120
6.4.1 试验设计 120
6.4.2 年平均植被覆盖率和叶面积指数 120
6.4.3 土壤湿度的模拟结果 121
6.4.4 逐日流量模拟结果分析 123
6.4.5 年地表水量平衡 124
6.5 流域长期植被演替和碳水通量模拟 125
6.5.1 数值试验说明 127
6.5.2 流域植被覆盖率随时间的演变 128
6.5.3 流域年蒸发和径流深随植被演替的变化 129
6.5.4 流域蒸发三个分量的变化 130
6.5.5 气候与植被对流域水量平衡的影响 131
6.5.6 气候和植被变化对流域月蒸发与径流的影响 133
6.5.7 流域净初级生产力和水分利用效率随植被演替的演变 135
6.5.8 气候变化对月植被叶面积指数和净初级生产力的影响 136
6.6 气候对森林植被–径流关系和水分利用效率空间变化的作用 138
6.6.1 森林植被–径流关系 138
6.6.2 森林植被对径流量影响的讨论 139
6.7 结论 141
参考文献 143
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