申请人主要从事古气候与碳循环研究。科研以地质记录和数值模拟的结合为特点,在全新世土壤碳库变化、碳循环模型研制及古气候参数定量化研究方面取得创新性成果(1)基于数据集成和方法改进,重建了中国晚全新世土壤有机、无机碳密度和储量变化,估算了全新世后期人类活动对全国土壤碳库的影响份额;(2)构建了新的古碳循环模型,并成功运用于末次冰期以来陆地生态系统碳循环研究;(3)发展了用于古气候定量重建的、考虑植被生理过程的新一代植被反演模型,据此揭示出温度、降水和CO2浓度对热带林线的不同作用,修正了前人基于林线估算的冰期降温幅度。在PNAS、GBC等刊物发表SCI论文24篇(第一作者7篇),被SCI他引407次。未来拟基于地质记录和数值模拟结合,研究第四纪间冰期黄土高原陆地生态系统碳库变化,力争在季风气候与碳循环的关系上获得新认识,为评估不同增温幅度下我国北方生态系统的碳汇潜力提供依据。
Paleocarbon cycle;Evolution of vegetation;Biomization;Quantitative paleocliamte reconstuction;Asian summer monsoon
理解过去长时间尺度上植被演化、陆地碳库变化及其对全球碳循环的贡献,是理解过去碳循环变化规律和预测未来增温场景下全球碳循环变化趋势的重要基础之一。本项目主要以全球具代表性的典型区域-亚洲陆地生态系统植被演化及其碳库变化为主要研究对象,以地质-生物记录与碳循环模拟相结合,通过完善孢粉空间数据库和建立人类古土地利用数据库,利用新发展的植被反演模型和陆地生态系统古碳循环模型,揭示气候变化、大气CO2浓度变化与重大植被演替之间的关系、冰期-间冰期旋回季风区和全球陆地生态系统碳库对全球碳循环的影响、早期人类活动导致陆地碳库释放对全球碳循环的贡献。主要进展包括(1)基于我国现代植物种属空间分布与气候要素之间关系的研究,发展了适合我国季风区气候植被特征的新一代生物群区化方案,定量化重建了末次冰盛期以来的植被格局时空演化历史。(2)系统整理了我国第四纪以来孢粉序列,建立了东亚古环境数据库,利用植被反演新方法,定量化重建了末次冰盛期以来我国季风区古气候要素,并获得季节性变化特征。(3) 揭示晚中新世以来南亚和东亚C4植物的扩张主要受控于夏季降水减少,大气CO2浓度变化对其影响处于次一级,亚洲C4植物的扩张是夏季风减弱所导致,并非原先认为的夏季风增强。(4) 重建了末次冰盛期以来我国和全球陆地生态系统碳密度和碳库空间变化格局,评估冰期-间冰期旋回上东亚季风区和全球陆地碳库变化对全球碳循环的贡献量。上述研究为理解过去全球碳循环变化提供了自然演化和早期人类活动对大气CO2浓度影响的新证据。