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天童国家站硕士生魏宁在《地球系统模拟进展》(JAMES)发文
作者: 天童站 更新时间: 2019-04-19

     2019年4月,华东师范大学天童国家站在读硕士生魏宁在《地球系统模拟进展》 (Journal of Advances in Modeling Earth Systems, JAMES)上发表题目为 "Decadal stabilization of soil inorganic nitrogen as a benchmark for global land models" 的研究论文。(论文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019MS001633)。

      该研究系统地整理了我国的土壤无机氮原位观测数据,发现土壤无机氮含量在年代际尺度上具有较高的稳定性。以这些数据为基准,该论文评估了美国的公共陆面模式(Community Land model; CLM),发现其低估了我国土壤中的无机氮含量,并探讨了如何针对模型中的碳氮耦合过程开展改进工作。

      近年来,全球陆面模式的重要方向之一是改进对生态系统氮循环的模拟。因此,如何基于观测数据评估全球陆面模式中的氮循环成为难点问题。由于大部分陆面模式中的氮循环过程都依赖于土壤无机氮的动态,因此构建土壤无机氮的基准数据库对陆地碳氮耦合模式的评估工作十分重要。本研究系统地整理了我国从1980年到2010年之间的发表资料,构建了包含756个观测站点的土壤无机氮数据 (图1)。基于bootstrap随机采样的分析方法,本研究发现土壤无机氮在我国呈现出较大的空间异质性,但是其空间分布的中位数与频率分布在年代际之间(即1980、1990与2000年代)没有显著变化。基于该数据库,本研究评估了两个不同版本的美国公共陆面模式(CLM4.5 和 CLM5.0),发现这些模式对的我国土壤无机氮含量的估计显著偏低 (图2)。虽然在目前仍难以追溯导致以上模拟偏差的主要原因,但该论文发现区域尺度的土壤无机氮含量在长时间尺度上未呈现出显著的趋势性变化。因此,本研究推荐将土壤无机氮含量作为评估陆面模式氮循环模拟的基准指标。


图1:中国区域土壤无机氮数据点的分布情况,数据点的大小代表该数据点土壤无机氮含量的多少。


图2:(a)模型模拟土壤无机氮与观测土壤无机氮的频率分布对比图。(b) 模型模拟土壤无机氮数值与观测数据对比图,黑色点表示CLM4.5模拟数据,红色为CLM5模拟数据,灰色虚线表示1:1线。

地球系统模拟进展 (Journal of Advances in Modeling Earth Systems, JAMES)是美国地球物理联合会 (AGU) 旗下的权威期刊之一,主要发表地球系统模拟方向的最新进展和应用,为中科院地学一区TOP期刊 (IF: 3.97)。


     论文第一作者为我站在读硕士研究生魏宁,通讯作者为我站教授夏建阳。

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