簡介
在通量觀測網路正式建立之前,亞洲區域已經採用各種觀測技術對不同類型的陸地生態系統碳通量進行了觀測研究。AsiaFlux於1998年在日本建立,KoFlux於2000年在韓國建立,極大地推動了亞洲地區的通量觀測研究工作的發展。中國陸地生態系統通量觀測研究網路(CHInaFLUX)是在中國生態系統研究網路(CERN)的基礎上於2002年建立的,CHInaFLUX填補了歐亞大陸通量觀測的空白區域,增加了生態系統類型的代表性(於貴瑞,2004)。截止到2004年底,亞洲地區通量觀測研究網路約有54個觀測站點在利用渦度相關技術,並結合箱式法觀測以及植物生理生態過程研究,對不同類型的生態系統CO2、H2O和能量通量進行綜合觀測和研究工作。其中有26個觀測站點分布在溫帶地區,30個集中在森林生態系統,5個農田觀測站點主要是集中在稻田生態系統。由此可見,亞洲區域現有的通量觀測站點遠遠不能覆蓋各區域的主要生態系統類型,要想實現利用觀測數據對區域碳源/匯強度進行準確的評價,還需要不斷增加觀測站點的數量,增強觀測站點的區域和生態系統類型的代表性。近年來,中國的通量觀測保持了很好的發展勢頭,中國林業科學院和中國氣象局都在啟動一定規模的通量觀測研究計畫(個人交流),將為亞洲地區的通量觀測事業發展起到進一步的推動作用。值得關注的是,亞洲區域的一些衛星遙感和環境觀測方面的大型研究計畫正在與通量觀測網路密切配合,這無疑會極大地提高通量觀測網路的綜合研究能力,拓寬觀測成果的套用領域。
發展歷史
亞洲地區的通量觀測研究已有十多年的歷史,不僅在觀測儀器研發、觀測技術方面取得了很大的進步,而且在複雜地形條件下的CO2淨交換量(NEE)評價方法等方面也開展了較為深入的研究工作(於貴瑞,2004)。但準確地評價陸地生態系統碳源/匯的時空分布特徵及其對環境變化的回響,一方面迫切需要建立NEE質量評價和校正的方法論體系,尤其需要深入研究複雜地形下的通量觀測技術,綜合分析和評價陸地生態系統碳、水循環過程和控制機理;另一方面需要將通量觀測、空間分析和模型模擬緊密結合,實現通量觀測研究結果的尺度擴展。
研究工作
此外,為了評價亞洲地區的陸地生態系統對全球變化的貢獻和回響,還需要加強區域內各觀測網路之間的合作與交流,強化通量觀測數據的整合和共享,重點應開展以下三方面的研究工作:
(1)複雜地形下NEE的校正和估算方法研究
亞洲地區的很多通量觀測站點的地形條件都相當複雜。因此,建立複雜地形下NEE質量評價和校正的方法論體系,仍然是通量觀測研究中所面臨的首要任務。在以往的夜間通量低估和平流對通量的影響研究中,大多是定性或半定量化的,難以在實際中進行運用。加強以下6個方面的綜合研究工作將有助於這一問題的解決。
渦度相關觀測和箱式法、空氣動力學方法的平行觀測對比
觀測塔的渦度相關觀測與邊界層CO2高空觀測的相互比較
渦度相關觀測和生物調查的對比
Footprint氣候學與尺度效應
複雜地形條件下湍流運動特徵和通量貢獻區分布特徵的數值模擬
生態系統的水一碳耦合循環的機制與模擬模型。
(2)通量觀測、穩定性同位索觀測、過程研究與遙感觀測的有機結合
穩定性同位索技術因為可以區分生態系統各組成部分對CO2、H2O和能量通量的貢獻,在生態學研究中具有不可替代的獨特作用,逐漸得到了廣泛的套用。在亞洲區域的通量觀測研究中,這一技術的套用還十分有限,需要進一步加強,生態系統水碳循環的生理生態過程研究是解釋和論證通量觀測結果的必要手段,也是建立生態系統過程模型,提高觀測數據的利用效率的迫切需要,所以加強觀測站點的植物光合作用、生長規律和凋落物分解與土壤呼吸作用等生態學過程的精細調查與試驗研究,對推動通量觀測研究事業的發展和成果產出具有重要的意義,要實現通量塔觀測數據有效地向區域尺度擴展,預測未來的變化趨勢,必須依靠衛星遙感(RS)、數字模擬技術以及地理信息系統(GIS)的支持。鑒於上述理由,可以認為一個綜合的區域性通量觀測網路應該是建立在生態系統研究網路的基礎之上的,是通量觀測與生物圈-大氣穩定性同位索觀測、衛星遙感觀測、生態學過程研究以及模型開發研究緊密結合的多學科合作的綜合性研究組織。
(3)亞洲區域通量觀測研究的區域合作
儘管現有的亞洲各區域通量觀測網路已經開始對亞洲地區的主要類型生態系統開展通量的觀測研究工作,但是要想闡明不同類型生態系統的通置特徵和環境回響機制,評價亞洲地區的陸地絲態對全球變化的貢獻和回響,現有的觀測站點的。布局依然滿足不了對觀測數據的需求,亞州區域通量觀測網路的發展,需要在進一步增加觀測站點的空同和類型代表性的同時,更應加強觀測站點研究向區域尺度擴展的研究力度,需要強化和綜合各種小尺度(plot-scale)通量觀測數據的整合和數據資源共享。為此,當前亞洲區域通量觀測網路急需通過AsiaFlux、KoFlux和ChinaFLUX的合作,建立亞洲地區通量觀測研究網路聯合委員會,以有效地組織和協調各子網路問的合作與觀測數據資源共享,確定通量觀測技術指南、組織觀測技術培訓和觀測系統的標定,促進科學家之間的交流與合作,提高亞太地區觀測研究網路的綜合研究能力和數據服務能力。