科研进展

[2013年度科技创新贡献奖] 适合地球系统模式的全球火干扰参数化方案研发

发布时间:2014-01-14

  火干扰(俗称火灾)是全球尺度上最主要的生态干扰、重要的地球系统过程。目前国际上所有的全球植被动力学模式及绝大部分地球系统模式均包含火干扰方案,而且火干扰(包括着火数、燃烧面积、及火辐射强迫)的全球观测已成为卫星常规观测场。地球系统模式中全球火干扰参数化方案的发展不仅可用于定量评估全球尺度上火在地球系统中所起作用,解决这一国际上所关注的重要科学问题。同时,它还具有重要的实际应用价值,可为火灾相关的政策决策和处理、碳经济提供参考意见。

 

  我所国际气候与环境科学中心(ICCES)李芳副研究员提出了一套新的适合地球系统模式的火干扰参数化方案.其新框架不仅可解决已有火模式模拟的全球燃烧面积不足观测一半的大问题;并且可考虑大量观测资料已证实的风速对火蔓延速度的影响。其次,该方案还首次实现了火发生相关参数的客观估算。第三,首次引入了生物量燃烧引起的痕量气体和气溶胶排放估算,为地球系统模式中生态模式与大气化学与气溶胶模式的耦合提供重要接口,使地球系统模式首次实现对火干扰与痕量气体和气溶胶间相互作用的模拟以及对火通过影响痕量气体和气溶胶进而影响气候的模拟。至此,火对气候长期影响的两个主要途径(陆面生态和生物量燃烧引起的痕量气体和气溶胶排放)均可在地球系统模式中得到体现。该火方案可合理模拟燃烧面积和生物量燃烧引起的碳排放的全球总量和全球空间分布,模拟技巧均远高于其它火方案;模拟的生物量燃烧引起的痕量气体和气溶胶全球排放总量与基于卫星观测的火产品GFED3的平均相对误差仅为6%。

 

  该火模式目前已成为正在建设中的中科院地球系统模式CASESM的9个分系统模式之一。同时,全套参数化方案被国际著名地球系统模式美国NCAR的CESM采用、作为其陆面模式最新版本CLM4.5的火模式,李芳副研究员也受邀作为CLM4.5技术报告的Leadauthor之一。此外,美国GFDL地球系统模式及加拿大地球系统模式等也正在引进该方案。

 

  该火方案目前正用于提供全球首份关于火灾在地球系统中所起作用的定量评估系列报道。

 

  相关文章于2012年发表在EGU期刊Biogeosciences(SCIIF:3.8)上:

  Li,F.,Zeng,X.D.,andLevis,S.:A process-based fire parameterization of intermediate complexity in a Dynamic Global Vegetation Model,Biogeosciences,2012,Vol.9,2761-2780,doi:10.5194/bg-9-2761-2012.

 

  原文链接:

    http://www.biogeosciences.net/9/2761/2012/bg-9-2761-2012.pdf

 


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