最近十幾年來，關於全球變化與陸地生態系統的研究已經從最初人類關注大氣微量氣體和全球變暖之間的聯繫(Wigley&Sehlesinwr,1985)，發展到更多地關注生態系統及植被-大氣界面的二氧化碳交換過程和反饋機制，而全球碳收支的精確評價及其控制機理也日益成為人們高度重視的研究領域(Houghton et al，1990,2001)。為此，國際上啟動了一批大型國際研究計畫，正在展開不同地區和不同生態系統類型的碳水循環和碳水通量的實驗觀測，並建立了相關的觀測研究網路(Baldocehi et al，2001)。早在20世紀90年代初北美(Greco&Baldocchi 1996 )、歐洲 ( Valentini et al. 1996 ) 和日本(Yamamoto et al.1999)就已開始進行多站點聯合的長期通量觀測，1995年在La Thuile舉行的通量觀測研討會上，國際同行正式討論成立了"國際通量觀測研究網路(FLUXNET)"，此次會議促成了之後全球範圍內更多通量觀測站的建立和區域性通量觀測網路的迅速發展。之後歐移通量網(CarboEurope)和美洲通量網(AmeriFlux)分別於1996年和1997年成立，隨著全球對地觀測系統(EOS)的加入，美國國家航空航天局(NASA)決定於1998年開始以驗證EOS產品的名義資助全球尺度的FLUXNET項目。從20世紀末開始，全球通量觀測站點不斷增加，到2004年為止，全球已有270多個通量觀測站點在FLUXNET註冊。
基本介紹
- 中文名：通量觀測網路
- 外文名：FLUXNET
- 對象：生態系統二氧化碳交換和反饋機制
- 起始：北美、歐洲 和日本
- 站點：270多個通量觀測站點
- 待發展地區：非洲、印度、拉丁美洲
組成及分布,不均衡原因,發展方向,
組成及分布
目前FLUXNET由美國通量網(AmeriFIux)、歐洲通量網(CarboEurope)、澳洲通量網(OzFlux)、加拿大通量網(Fluxnet-Canada)、日本通量網(AsiaFlux)、韓國通量網(KoFlux)和中國通量網(CHInaFLUX)等7個主要的區域性通量研究網路及CAROMONT, GREENGRASS, OzNet, Safari2000,TCOS-Sibeia,TroiFlux等一些專項性研究機構共同組成。觀測站點主要分布在歐洲、北美洲大陸和日本，這也與這些國家和地區開展通量研究時間較長、設備投資能力強有關，近年來隨著全球碳收支研究日益受到重視，越來越多的國家和地區競相開展陸地生態系統水碳通量的觀測和研究，亞洲、非洲和南美洲等開發中國家和地區的通量觀測站也在逐漸增多，極大地減弱了全球通量觀測研究的空間不均勻性。此外，通量觀測技術和設備的改進和完善，也加速了全球通量觀測事業的發展。
不均衡原因
通量觀測站在植被類型上分布不均衡是多種因素影響的結果。森林生態系統一直被認為是重要的陸地生態系統碳匯，因此眾多有關全球碳收支的大型國際碳計畫也都以森林生態系統為研究重點，近年來已在北美洲和歐洲的森林生態系統中開展了廣泛的通量觀測研究(如Wofsy et al，1993 Black etal， 1996Goulden et al， 1996, 1998，Lee et al.,1999)。歐洲和北美加拿大境內的北方針葉林面積較大，森林生態系統的通量觀測也以北方針葉林為主，因此常綠針葉林(ENL)中的通量觀測站所占比例較大。草地生態系統約占地球表面自然植被面積的32%(Adams et al.，1990)，但在早期的通量研究中草地卻很少受到關注。然而草地生態系統豐富的土壤碳儲量及其對氣候變化的敏感性，使人們逐漸認識到草地在全球碳平衡中的作用，近年來加強了對草地生態系統通量的觀測和研究(如Flanagan et al., 2002 Surkey et al., 2003 Hunt etal，，2004等)，草地通量觀測站也在逐漸增多。
除了以上自然因素外，各國家和地區的經濟發展水平及科學技術實力也直接影響通量觀測站的空間分布。目前在通量觀測中被廣泛套用的渦度相關技術是流體力學和微氣象學的理論研究、微氣象觀測儀器及計算機技術長期發展的結果(Baldocchi,2003)。儀器缺乏曾一度阻滯了渦度相關方法的套用，當有了相對快速回響的風速和溫度感測器後，渦度相關法也只能在晴好天氣狀況下觀測極平坦地形上的低植被(農田)-大氣間的熱量和動量通量這些早期的試驗性研究為後來的農田CO2通量觀測奠定了很好的理論和實驗基礎。但由於當時仍然缺少快速CO2和風速感測器，CO2通量觀測也只能以梯度理論為基礎。到20世紀70年代人們發現梯度法不適於高大植被的通量觀測，之後快速回響的開路紅外氣體分析儀的出現和普及才使得渦度相關技術被逐漸用於各種植被(包括農田及各種森林和草地)與大氣間的CO2通量觀測。儘管目前已有多種可選擇的低成本微量氣體感測器和分析儀，但將這些觀測儀器用於長期通量觀測時，系統維護較難、成本也較高，在眾多開發中國家由於資金限制也阻礙了渦度相關通量觀測的開展。此外，渦度相關係統的運行和維護也要求使用者具有一定的文化水平，這些因素都不同程度地限制了渦度相關通量觀測技術在經濟和科學發展水平較落後地區的套用和普及，這也正是通量觀測站主要集中在經濟發達的北美洲和歐洲，而在亞洲、非洲和南美洲等開發中國家和地區通量觀測站點較少的主要原因。
發展方向
國際通量觀測網路(FLUXNET,http//www.nuxnet.ornl.gov/Huxnet/，2005)的主要目標是利用微氣象技術獲取某地區代表性植被與大氣間的二氧化碳、水汽和熱量通量信息，從而評價各陸地生態系統在區域和全球碳收支中的作用，但由於上述原因，目前通量觀測站的分布具有極大的空間地域和植被類型上的不均衡性，為了減少基於渦度相關通量觀測的全球GPP和NEP的估算誤差和不確定性，在未來FLUXNET發展中很有必要在目前觀測站點較少的地區(如非洲、印度、拉丁美洲、高緯極地增設更多的通量觀測站，增強觀測站點的區域和生態系統的代表性，為準確評價各種類型的植被在陸地生態系統中的碳源/匯功能，並解答生態學、生態水文學、生物地球化學、遙感及生物地理模型中的眾多懸而未決的難題服務，最終服務於全球碳循環和碳收支研究。
ChinaFLUX的啟動，填補了我國在全球CO2和水熱通量長期觀測研究中的區域空白，雖然過去也曾套用微氣象法對農田生態系統CO2和水熱通量做過一些研究，而對草原和森林生態系統的研究卻十分少見。中國生態系統研究網路(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)經過十多年的建設已經為中國陸地生態系統的水碳循環研究平台的建立奠定了良好的基礎，儘管過去的研究工作比較零散，但是也有相當程度的理論和經驗積累，2002年，中國陸地生態系統通量觀測研究網路(CHinaFLUX)全面啟動，目前ChinaFLUX已擁有8個微氣象通量觀測站和16個箱式法觀測站，涵蓋了我國主要的農田、草地、森林和水體等生態系統ChinaFLUX的建設參照國際通量觀測的標準，在爭取觀測數據與國際水平齊平的基礎上，力爭在觀測方法和研究內容等方面能夠有所創新，為中國的陸地生態系統碳水循環研究提供堅實的實驗平台和數據儲備。
