城市化对城市生态系统碳循环过程的影响机制研究-以上海为例

Land use change and fossil fuel combustion due to urbanization have a significant effect on global carbon cycle and climate change. This project aims to study the state and mechanism of carbon dynamics between urban surface and atmosphere in urban ecosystems. The study area of this project is set in the city of Shanghai with intensive human disturbance and rapid urbanization. The process of carbon cycle between urban surface and atmosphere will be investigated across a urban-rural gradient by means of ground survey, micrometeorology eddy covariance technique, vehicle-borne LIDAR and flux chamber/infrared gas analyzer. In addition, the response of carbon cycle to urban surface patterns, climate and biological processes will be measured. From the perspective of studying urban ecosystems , we are going to obtain a comprehensive understanding of carbon budgets and carbon cycle in a urban-rural gradient, which can be described as a proxy of urbanization levels. Finally, the response of carbon budget to underlying surface situation, meteorological conditions and biological processes will be analyzed across a gradient of urbanization. Research results will improve the in-depth understanding of carbon dynamics in urban areas, which plays a key role in modeling and predicting the coupling relationship between carbon dynamics and human activities in urban areas.

城市化所带来的土地利用变化和化石燃料燃烧对全球碳循环和气候变化产生了深远影响。本研究以高强度人类扰动和快速城市化的上海为研究平台，采用地表调查与微气象学涡度相关技术、车载激光LIDAR和动态箱/IRGA气体分析等现代技术手段相结合的方法开展不同城市化水平（城市中心、近郊、远郊）城市地表-大气间碳交换过程的综合观测，从城市生态系统的角度出发，综合认识上海不同城市化发展水平下的碳收支状况，分析城市碳循环过程对城市地表下垫面状况、气象条件及生物过程的响应特征，综合探讨城市生态系统地表-大气间碳循环过程的自然环境及人类活动控制机制。研究成果将可加深对城市碳循环过程的认识，为准确模拟和预测城市碳循环过程对人类活动的响应趋势提供宝贵的科学数据和理论依据。

城市是人类活动对地表影响最深刻的区域，城市化所带来的土地利用变化和化石燃料燃烧对全球碳循环和气候变化产生了深远影响。本研究以高强度人类扰动和快速城市化背景下的上海市为主要研究对象，基于移动监测和全区采样相结合的手段，开展了上海市城市近地面CO2浓度样带和区域监测，结合遥感数据获取的城市下垫面特征信息，在明确上海市近地面CO2浓度时空分布格局的基础上，进一步定量分析其对城市下垫面特征的响应机制。另一方面，基于全球共享的FLUXNET全球典型陆地生态系统涡度相关数据资料，分析了全球陆地生态系统1997-2006近十年来的CO2浓度时间演变趋势和空间分异特征，并探讨了全球陆地生态系统大气CO2浓度时空变异的可能影响因素。此外，本项目以长三角地区区域土地利用状况和碳排放量信息为关键数据源，利用景观格局指数定量分析长三角地区1990-2010年城市斑块大小，形状，规则性，破碎化程度和交通耦合度等城市形态特征对区域碳排放的影响。研究结果可加深对城市形态与区域碳排放的客观认识，对于优化城市形态，控制区域碳排放具有实证案例和借鉴意义。本项目研究工作的开展及主要研究成果将为深入了解快速城市化过程中对区域碳循环的影响提供数据基础和理论支持。依托本项目发表学术论文10篇，其中SCI论文4篇，CSCD论文5篇，其他论文1篇。