陆面过程模式中碳-氮循环参数化方案耦合研究

项目名称： 陆面过程模式中碳-氮循环参数化方案耦合研究

项目编号： No.41305083

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 张倩

作者单位： 北京师范大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 本项目拟结合当前三个陆地生态系统碳-氮循环参数化方案的优点，以通用陆面过程模式（CoLM）为基础，发展一套过程完备的碳-氮循环耦合方案。该方案的主要特点包括：基于固氮植物在不同植被类型中的密度系数、净初级生产力、对氮元素的需求等因素决定生态系统的固氮率和碳消耗量；采用动态的叶片碳-氮化学计量比调节光合作用最大羧化率和叶孔导度，协调一致地描述氮循环对植被冠层CO2通量、潜热通量、感热通量交换的影响，实现生物地球化学过程与生物物理过程在陆面过程模式中的有机耦合。该碳-氮循环耦合方案通过在陆面过程模式中引入氮循环，描述氮循环与碳循环的动态相互作用，对于完善当前地球系统模式的生物地球化学过程描述，改善陆地生态系统碳循环的模拟效果具有重要意义。

中文关键词： 碳循环；氮循环；陆面过程模式；参数化；

英文摘要： We propose to incorporate a comprehensive global scale terrestrial carbon-nitrogen (C-N) cycle scheme to a land surface model CoLM. The C-N coupled parameterization is based on the advances of three well evaluated Global Biogeochemical Models: LPJ-DyN, LM3V and CASA-CNP. Main features of the C-N cycle scheme including: 1. An energetic-cost biological nitrogen fixation parameterization, in which the nitrogen fixation rate and the associated carbon cost depends on plant production, plant demand of nitrogen as well as the presence of nitrogen fixers; 2.A dynamic C:N stochiometry in plant tissue: parameters of the photosynthetic and autotrophic respiration, as well as stomatal conductance are influenced by the plant tissue C:N ratio, so that canopy CO2, sensible and latent heat fluxes can be regulated by nitrogen availability simultaneously. The C-N parameterization can be used to further the understanding on terrestrial carbon and nitrogen dynamic processes and improve the carbon-climate simulations.

英文关键词： carbon cycle；nitrogen cycle；land surface model；parameterization；