CH_4和N_2O的辐射强迫与全球增温潜能

CH4和N2O作为主要温室气体,自工业革命以来排放量急剧增加,已经被列入《京都议定书》要求控制它们的排放。本文利用高光谱分辨率的辐射传输模式,计算了CH4、N2O在晴空大气和有云大气条件下的瞬时辐射效率和平流层调整的辐射效率,以及它们的全球增温潜能(GWP)和全球温变潜能(GTP),并根据模式结果拟合了CH4和N2O的辐射强迫的简单计算公式。本文的研究表明:CH4和N2O在有云大气下的平流层调整的辐射效率分别为4.142×10–4Wm–2ppb–1和3.125×10–3Wm–2ppb–1(1ppb=10–9),经大气寿命调整后的辐射效率分别为3.732×10–4Wm–2ppb–1和2.987×10–3Wm–2ppb–1,与IPCC(2007)的相应结果高度一致。CH4和N2O100年的全球增温潜能GWP分别为16和266;100年的脉冲排放的全球温变潜能GTPP分别为0.24和233;持续排放的全球温变潜能GTPS分别为18和268。它们在未来全球变暖和气候变化中,影响仅次于CO2,仍然起着非常关键的作用。

温室气体全球增温潜能的研究进展

由于人类活动的影响,温室气体的浓度在大气中大量增加,对全球气候造成了不可忽视的影响。目前,主要采用全球增温潜能的评估方法对温室气体的气候效应进行研究。综合评述了温室气体的全球增温潜能及其相关研究,并提出该领域的研究中尚待解决的一些问题,展望了未来研究的方向。

SF6气体的辐射强迫和全球增温潜能的研究

IPCC(2007)指出,六氟化硫(SF6)作为臭氧消耗物质(ODSs)的部分替代物质,近年来排放量大大增加。它作为控制排放的人造长寿命温室气体之一已经被列入《京都议定书》。但是,目前在臭氧消耗物质替代品中,对SF6的辐射强迫和全球增温潜能的研究较少,而且所用的谱吸收资料陈旧。本文采用最新的分子吸收数据库HITRAN2004中的SF6的吸收截面数据,利用Shi(1981)的吸收系数重排法,建立了SF6的相关k分布的辐射计算方案,在此基础上研究了SF6在晴空大气下的辐射效率和全球增温潜能,并首次计算了SF6的全球温变潜能,与其全球增温潜能进行了比较。本文的研究表明:SF6的辐射效率为0.512W/m2,经过大气寿命调整之后的辐射效率为0.506W/m2,二者差别不大;根据IPCC(2007)给出的排放情景,到2100年,SF6在大气中的体积分数将达到35×10-12～70×10-12,引起的相应辐射强迫将在0.004～0.028W/m2之间变化;相对于二氧化碳的100年全球增温潜能为2.33×104,比IPCC(2007)的结果大2.2%;100年的持续排放的全球增温潜能为2.26×104,与其他长寿命人造温室气体一道,其对全球变暖的长期影响不容忽视。

六种HFCs的辐射强迫与全球增温潜能

采用最新分子吸收数据集H ITRAN 2004中6种氢氟碳化物(HFC s)的吸收截面数据,建立了它们的相关K-分布的辐射计算方案,研究了这些长寿命温室气体浓度变化引起的辐射强迫,比较了它们的全球增温潜能。结果表明,从1750年到2005年由于这些气体浓度变化引起的总的辐射强迫约为0.006 6Wm-2,未来100 a的辐射强迫结果说明它们对未来全球变暖的贡献不容忽视。

PFCs和SF6的辐射强迫与全球增温潜能

PFCs和SF6作为臭氧消耗物质(ODSs)的部分替代物质,近年来排放量大大增加,作为控制排放的人造长寿命温室气体已经被列入《京都议定书》.本文采用最新的分子吸收数据库HITRAN2004中PFCs最主要的两种化合物C2F6和CF4的吸收截面和SF6的吸收截面数据,利用吸收系数重排法,建立了它们的不同谱带精度(998-带和17-带)的相关k-分布计算方案,比较了不同方案对计算结果的影响.在此基础上,采用高精度的998-带辐射计算方案研究了它们晴空大气和有云大气下的瞬时辐射效率和平流层调整的辐射效率,以及它们的全球增温潜能(GWP)和全球温变潜能(GTP).本文的研究表明:C2F6,CF4和SF6在有云大气下的平流层调整的辐射效率分别为0.346,0.098和0.680Wm-2ppbv-1(ppbv表示体积比为十亿分之一);自工业革命到2005年的辐射强迫分别为0.001,0.007和0.004Wm-2;根据IPCC(2007)给出的排放情景,到2100年的辐射强迫分别为0.008,0.036和0.037Wm-2.C2F6,CF4和SF6相对于CO2的100a的全球增温潜能GWP分别为17035,7597和31298;100a的脉冲排放的全球温变潜能GTPP分别为22468,10052和40935;持续排放的全球温变潜能GTPS分别为16498,355和30341.与其他长寿命人造温室气体一道,它们对全球变暖的长期影响不容忽视.

不同UV-B辐射增幅对稻田土壤酶活性、活性有机碳含量及温室气体排放的影响

UV-B辐射增强对整个农业生态系统产生不同程度的影响,为探讨不同UV-B辐射增幅对稻田土壤碳转化和温室气体排放的影响,在元阳梯田稻田原位种植农家水稻品种白脚老粳,通过人工模拟不同UV-B辐射增幅(0、2.5、5.0、7.5 kJ·m^(−2)),研究不同UV-B辐射增幅对水稻生长期稻田土壤碳转化酶活性、活性有机碳含量和CH_(4)、CO_(2)、N_(2)O排放的影响。结果表明,5.0 kJ·m^(−2)UV-B辐射处理导致稻田土壤纤维素酶活性显著增加,增幅范围为15.4%—37.7%;而7.5 kJ·m^(−2)UV-B辐射导致土壤碳转化酶(纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性显著降低。UV-B辐射增强导致土壤溶解性有机碳含量显著增加,而易氧化有机碳和微生物量碳含量减少。3个强度的UV-B辐射增幅处理均使稻田CH_(4)排放量显著减少,降幅范围为7.5%—30.6%;5.0 kJ·m^(−2)UV-B辐射处理显著增加稻田CO_(2)、N_(2)O排放量,而7.5 kJ·m^(−2)UV-B辐射导致稻田CO_(2)、N_(2)O排放降低;综合而言,UV-B辐射增强导致稻田3种温室气体的全球增温潜能降低。此外,土壤中多酚氧化酶活性与微生物量碳、易氧化有机碳含量呈显著正相关(P<0.05),CH_(4)排放通量与微生物量碳含量呈极显著正相关(P<0.01)。可见,随UV-B辐射增强稻田土壤多酚氧化酶活性降低,进而减少易氧化有机碳和微生物量碳含量,最终导致稻田CH_(4)排放减少、CO_(2)和N_(2)O排放增加。

高寒灌丛土壤温室气体释放对添加不同形态氮素的响应

为探索不同形态氮素输入对青藏高原高寒灌丛土壤CO2、N2O和CH4排放的影响,采集青藏高原东部金露梅高寒灌丛土壤,设置1个对照(CK)和3个添加不同形态氮素的处理(NH4Cl,NH4NO3,KNO3),在实验室恒温15℃下进行培养,分析了土壤CO2、N2O和CH4的释放量以及土壤NH4+,NO3-和可溶性有机碳(DOC)含量。结果表明:1)所有氮素处理抑制了高寒灌丛土壤CO2的排放,土壤CO2排放量与DOC浓度呈显著正相关关系;2)所有氮素处理显著增加了土壤N2O的排放,而且以添加NO3--N增加的N2O最为显著;3)高寒灌丛土壤N2O的产生过程以反硝化作用为主;4)添加不同形态氮素对高寒灌丛土壤CH4吸收没有显著影响。5)不同形态氮素施入后,高寒灌丛土壤温室气体全球增温潜能(GWP)顺序:KNO3>NH4NO3>NH4Cl>CK。

太湖地区不同集约化栽培模式下稻田CH4排放

采用静态暗箱—气相色谱法对太湖地区水稻生态系统甲烷(CH4)排放进行田间原位观测,共设置无氮(NN)、常规(FP)、增产增效(YE)(增产10%～15%,氮肥利用率(NUE)提高20%～30%)、再增产(HY)(增产30%～40%)、再增效(HE)(NUE提高30%～50%)和保产增效(IE)(产量不变,NUE提高20%～30%)六种不同的栽培模式。结果表明,稻田CH4排放具有明显的季节变化,在水稻生长期间先升高后降低,从水稻移栽至抽穗期CH4排放通量占全生育期的93%～98%。不同栽培模式间CH4累积排放量差异显著(p<0.05),HY处理高达258.8 kg hm-2,显著高于未施有机肥各处理;单位稻谷产量CH4排放量差异不显著,平均为CO2 0.60 kg kg-1,提高稻谷产量的模式不会显著影响CH4排放;其中YE处理单位稻谷产量CH4排放量最低,为CO2 0.49 kg kg-1,可以同时实现增产、增效和减排,值得推广。

高寒草甸土壤CO_2和N_2O释放对C、P添加的响应

【目的】探明碳、磷输入对土壤CO_2和N_2O排放的影响.【方法】以青藏高原高寒草甸土壤为研究对象,采用室内培养的方法,设置3个处理(C:碳添加;P:磷添加;CP:碳磷共同添加)和1个对照(CK),研究了碳、磷单独添加以及共同添加对高寒草甸土壤CO_2和N_2O释放的影响.【结果】碳素单独添加或碳、磷共同添加均显著增加了高寒草甸土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)的含量,而磷素单独添加对其影响不显著;碳素单独添加或碳、磷共同添加均显著增加了高寒草甸土壤CO_2和N_2O的释放量,而磷素单独添加对其影响不显著;高寒草甸土壤CO_2释放量与土壤DOC含量呈显著正相关关系;高寒草甸土壤N_2O的产生过程以反硝化作用为主.【结论】不同处理CO_2和N_2O的全球增温潜能(GWP)由大至小顺序为:CP>C>P>CK.