陆地碳循环及其驱动机制是全球变化科学的研究中的一个重要组成部分,近年来以区域和全球尺度为研究对象,开展多学科交叉、跨部门和跨国界的联合协作是当今世界地球科学、生态科学、资源与环境科学发展的主要趋势。2007年,国家自然科学基金委启动了重大国际合作研究项目“CarbonEastAsia:基于通量观测网络的生态系统碳循环过程与模型综合研究”,以东亚地区陆地碳循环研究为主线,依托中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX )和CERN 基础网络观测平台,通过与韩国(KoFlux)和日本(JapanFLUX)通量观测网络的合作与交流,整合野外观测、控制实验和数据-模型融合技术,评价东亚季风气候对陆地碳循环过程的影响,定量评价亚洲区域陆地碳源汇的时空格局及其变异性,探讨区域碳循环过程的适应性管理政策和技术途径。该项目是由国家自然科学基金委员会(NSFC)、日本学术振兴会(JSPS)和韩国科学与工程基金会(KOSEF)共同资助,项目执行期为3年(2007.8-2010.7)。分别由中国科学院地理科学与资源研究所、日本北海道大学(Hokkaido Univeristy)和韩国延世大学(Yonsei University)牵头,联合中国、日本及韩国的多家科研机构和大学共同参与开展合作研究。
基于该合作研究项目,中国、日本和韩国经过三年(2007-2010)的通力合作,取得了一系列重要研究结果。通过密切的交流与合作,开展了ChinaFLUX 与JapanFlux 和KoFlux 间的联合野外通量观测技术与方法的比较研究初步建立了东亚区域陆地生态系统碳通量观测数据处理的方法与技术共享体系;开展了多个陆地生态系统碳循环模型的对比研究,研究了多源数据-模型融合方法,对陆地生态系统碳循环过程模型进行了参数估计,模拟分析了东亚地区初级生产力的时空变化特征;探讨了我国典型陆地生态系统碳收支通量的时空变异特征及其环境控制机制,揭示了不同生态系统碳水过程耦合机制的差异,分析了热量梯度驱动下森林生态系统碳、氮等生命元素的生态化学计量学特征的空间分布特征;探讨了建立三国区域碳通量观测研究数据库和数据资源共享的规范,初步构建了三国通量观测网的数据库,为项目的研究工作提供数据共享服务。部分结果已经集中发表在2010 年Biogeosciences 的专辑“CarboEastAsia”上。
3年的合作研究初步阐明了东亚地区陆地生态系统碳循环过程机制和碳收支时空格局等问题,但尚未实现统一的通量数据处理方法的应用、缺乏稳定同位素、土壤呼吸和其他温室气体通量的联网协同观测,在碳循环过程和模型模拟方面缺乏广泛验证和深入比对,还需要在东亚区域陆地生态系统碳通量观测数据处理的方法、亚洲季风区陆地碳收支模拟、区域尺度模型数据融合方法、亚洲区域碳通量观测研究网络信息建设等几个方面继续开展更为实质性的合作研究。鉴于该项目在前三年的研究任务开展顺利,并取得了良好的合作研究成效,经过基金委组织专家进行讨论和论证,决定将该项目再延续两年(2010-2012),并追加了150万元的研究经费。本项目将在前三年研究的基础上,继续开展东亚季风区陆地生态系统碳循环过程机理和碳汇功能的联网比对研究,研究陆地生态系统碳—氮—水通量的相互关系;进一步验证和完善多尺度观测数据与模型的融合技术和跨尺度模拟综合研究方法,定量评价东亚季风区陆地生态系统碳收支及其不确定性;探讨适合东亚区域生态系统碳过程的适应性管理;并通过加强实质性的碳循环研究交流和合作,进一步提高中国及亚洲地区陆地碳循环研究水平。