生物地球化学循环与全球变化2.pptx

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,生物地球化学循环与全球变化,RegionalCenter,1,TemperateEastAsia,要求掌握的内容,什么是生物地球化学循环（What）研究生物地球化学循环的重要性（Why）生物地球化学循环的驱动力（Who）生物地球化学循环的主要研究方法和特点（hoW）常见的生物地球化学循环（WorldfocusedBGC）碳循环问题（GlobalWarmingproblemBGC）“迷失的碳汇”生物圈在全球碳循环中的作用海洋在全球碳循环中的作用京都议定书,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,2,TemperateEastAsia,内容,什么是生物地球化学循环（What）研究生物地球化学循环的重要性（Why）生物地球化学循环的驱动力（Who）生物地球化学循环的主要研究方法和特点（hoW）常见的生物地球化学循环（WorldfocusedBGC）碳循环问题（GlobalWarmingproblemBGC）,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,3,TemperateEastAsia,什么是生物地球化学循环？

什么是地球系统大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈和人类构成的相互作用着的系统地球系统是封闭系统（为什么？

），但非孤立系统（为什么？

）什么是封闭系统与外界没有物质交换（或净交换为零）的系统只有在封闭系统中才能讨论物质循环问题什么是孤立系统与外界既无物质交换又无能量交换的系统什么是生物地球化学循环物质在地球系统中在各圈层中互相传输或转化，使物质总量不变的过程之和,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,4,TemperateEastAsia,5,大气圈,光合作用,太阳辐射输入,植物,藻类,自养细菌,化石燃料,岩石圈,土壤圈,风搬运,风输嗠沉降嗠排放,6,氮气氧气水汽氩气二氧化碳氖气氦气甲烷氪气氢气氧化亚氮一氧化碳二氧化硫臭氧氙气氮氧化物其它,物种,体积丰度,来源,数量特征,大气化学组成,7,Mass70-kgof动物或人elementin体中元素含量a70-kgperson,33.5cm碳：

2246.246.2cmcm12.712.7cmcm8.648.64cmcm7.547.54cmcm5.465.46cmcm4.074.07cmcm4.694.69cmcm3.983.98cmcm2.222.22cmcm8.18.1mmmm1.201.20cmcm6.96.9mmmm7.57.5mmmm,人体中元素含量,8,全国土壤（A层*）化学组成（g/kg）,10,中国森林土壤背景,11,中国植物器官中元素含量（常绿阔叶林）,中国植物器官中元素含量（人工常绿针叶林）,13,北京河湖中元素含量（）,表3不同区域大气沉降重金属年输入量,g/（hm2a）,大气沉降输入陆面,14,海洋中主要元素含量嗻,g/kg,嗼,海水与生命中元素含量比较类似！

15,内容,什么是生物地球化学循环（What）研究生物地球化学循环的重要性（Why）生物地球化学循环的驱动力（Who）生物地球化学循环的主要研究方法和特点（hoW）常见的生物地球化学循环（WorldfocusedBGC）碳循环问题（GlobalWarmingproblemBGC）,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,16,TemperateEastAsia,为什么研究生物地球化学循环？

许多物质及对于生命的存在和持续具有决定性的作用决定生命能否存在决定生命存在的最大数量不同物质的生物地球化学循环的特征差别巨大与能量的单向流动不同，生物地球化学循环使物质通过生物圈过程重复使用人类已经显著地改变了地球的生物地球化学循环改变了通量产生出新的物质转移路径可能使某些储库储量改变量巨大可导致循环链断裂,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,17,TemperateEastAsia,缓解和控制的机制和方法探索,与生物地球化学循环有关的主要人类活动影响：

温室效应酸雨农药富集水生生态系统富营养化,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,18,TemperateEastAsia,19,酸沉降,化石燃烧,森林草地生长衰退森林,地下水,土壤,水生生物产量和品质下降湖泊,酸沉降导致的生态和环境问题,20,人类健康,生态退化,家畜家禽,人体,土壤,肥料,污泥污染,大气沉降,灌水,其他,土壤动物,土壤微生物,蔬菜,粮食作物,元素的生物地球化学循环对环境的影响,21,碳的生物地球化学循环影响气候,工业革命改变了的碳循环工业革命改变碳循环原理：

大气中二氧化碳升高具有施肥效应大气中二氧化碳升高会加强温室效应，通过温度升高影响碳循环,balanced,+,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,22,TemperateEastAsia,气候变暖,内容,什么是生物地球化学循环（What）研究生物地球化学循环的重要性（Why）生物地球化学循环的驱动力（Who）生物地球化学循环的主要研究方法和特点（hoW）常见的生物地球化学循环（WorldfocusedBGC）碳循环问题（GlobalWarmingproblemBGC）,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,23,TemperateEastAsia,生物地球化学循环的驱动力,太阳辐射：

自然驱动力太阳辐射光合作用生物圈人类：

另一驱动力燃烧化石土地利用改变矿物开发利用,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,24,TemperateEastAsia,25,生态系统中的物质和能量的循环过程,C,H20,P,N.,生物地球化学循环的驱动力：

太阳辐射,26,大气圈,光合作用,太阳辐射输入,植物,藻类,自养细菌,化石燃料,岩石圈,内容,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,27,TemperateEastAsia,什么是生物地球化学循环（What）研究生物地球化学循环的重要性（Why）生物地球化学循环的驱动力（Who）生物地球化学循环的主要研究方法和特点（hoW）常见的生物地球化学循环（WorldfocusedBGC）碳循环问题（GlobalWarmingproblemBGC）,生物地球化学循环的特点,地球系统组成、格局、过程、复杂大气、土壤、水、生物、岩石地理分布分异涉及物理、化学、生物和人文过程地球系统过程时间尺度和演化过程多样地质运动（亿十亿年）生物演化（百万千万年）人类进化（万十万年）生物、物理、化学过程（秒万年）人文过程（年千年）,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,28,TemperateEastAsia,29,生物的,非生物的,有机的,动物,自养生物（植物和细菌等）,生物残体,微生物,大气圈,土壤,水,泥炭媒石油等,岩石,无机的,易利用的,难利用的,同化、光合固定,死亡,呼吸,排泄,淋洗,侵蚀、燃烧,高压地质过程,沉积物沉积变岩石,抬升、侵蚀,风化,30,TemperateEastAsia,RegionalCenter,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环的主要研究方法,调查和实验库量、通量过程机制数学模型库量通量周转时间和平均停留时间系统动态模型,储库库量M,总输出E,31,总输入I,周转时间：

ME,0,平均停留时间：

ot（t）dt0,库量变化速率：

dt,dMIE,212,a12X1a51X5aX,1,dX,dtdX2,生物X3,土壤X2,岩石X1,大气X4,海洋X5,人为施加通量Io,a25X2a32X3a42X4,232,Ioa12X1a21X2aX,dt,3,a23X2a32X3a34X,dX3,dtdX4,4,a42X4a34X3a45X,dtdX5,4,32,a15X1a25X2a45X,dt,生物地球化学循环模型的一个例子,内容,什么是生物地球化学循环（What）研究生物地球化学循环的重要性（Why）生物地球化学循环的驱动力（Who）生物地球化学循环的主要研究方法和特点（hoW）常见的生物地球化学循环（WorldfocusedBGC）碳循环问题（GlobalWarmingproblemBGC）,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,33,TemperateEastAsia,水的生物地球化学循环,太阳能驱动下的水循环人类活动改变水循环原理：

不同植被具有不同的蒸腾率不同陆面具有不同的蒸发率,RegionalCenter,中国科学院大气物理研究所东亚-气候环境重点实验室2007年4月,生物地球化学循环讲义IntroductiontoBiogeochemicalCycles延晓冬YanXiaodong,34,TemperateEastAsia,35,？

36,37,RegionalCenter,ImpactsofGlobalChangeIntroductionGlobalChangeScien