大气二氧化碳浓度非均匀分布及其对地表升温影响的研究进展与展望

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张帆,宣鑫,邓祥征.大气CO₂浓度非均匀分布及其对地表升温影响的研究进展与展望[J/OL].地球信息科学学报:1-10[2021-05-29].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5809.p.20210420.1508.002.html.[ Zhang F, Xuan X, Deng X Z. Research progress and prospect on the non-uniform distribution of atmospheric CO₂ concentration and its influence on

surface warming[J/OL]. Journal of Geo-information Science, :1-10[2021-05-29].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5809.p.20210420.1508.002.html. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2021.210041

（注：此为网络首发文章的引用格式。纸刊正式出版后，建议采用正式出版文章的引用格式。）

引 言

当前，以全球变暖为主要特征的气候变化给自然生态系统和人类社会的可持续发展带来了严峻的挑战。人类活动排放的大量CO₂是引起全球变暖的主要原因。碳排放引发全球和区域气候变化，碳排放及减碳对社会经济系统的影响和适应机制日益受到学术界和决策部门的关注。全球大气CO₂浓度动态分布与地表升温过程的互馈机制研究极其复杂，尤其是结合温控阈值情景的探索，是目前气象学和经济学领域亟待解决的关键问题之一，需要多学科、多角度交叉的深入研究。

碳排放与气候变化关系研究涵盖大气、海洋和陆地生物圈碳循环的分析，多数生态系统碳循环模型被应用于气候变化的影响研究。国际上大多学者采用全球平均的CO₂浓度开展研究，构建了大气CO₂浓度与地表温度间的耦合关系。早期关于全球大气CO₂浓度分布对地表升温机制的研究大多基于CO₂浓度均匀分布展开，但基于全球CO₂平均分布设定开展模拟影响评估在学术界存在争议。近年来，来自本底观测站的地基测量数据，分辨率不断提升的模式模拟结果以及各国碳卫星的直观遥感资料都证明了全球大气CO₂浓度非均匀动态分布的事实。

2014年12月，美国航空航天局 (NASA) 发布了全球CO₂空间分布图，证实大气CO₂浓度非均匀动态分布的空间特征。我国于2016年发射的拥有探测叶绿素荧光信号能力的碳卫星，成为国际上第三颗具有高精度温室气体探测能力的卫星，基于其独特的遥感反演算法，获取了首幅中国碳卫星大气CO₂全球分布图，揭示出了由于人为排放形成的北半球CO₂浓度高、南半球浓度低的特征，同时也反映出全球大气CO₂浓度空间非均匀分布特征。此后，国内外学者相继揭示了大气CO₂浓度分布不仅在空间上存在地域性差别，在时间上也有季节性的差异，并对全球CO₂非均匀动态分布与地表温度的作用机制进行了探究。基于大气CO₂浓度非均匀动态分布现状，厘清大气CO₂浓度非均匀动态分布对地表升温过程的影响机理，不仅具有科学的前瞻性，更是全球气候变化影响评估研究领域的一次探索。了解全球大气CO₂浓度空间分布差异，探寻全球大气CO₂浓度非均匀分布证据，揭示大气CO₂浓度非均匀分布与地表升温之间的互馈机制，对支撑国家应对气候变化有着积极的现实意义。

该论文依托国家重点研发计划项目 (2016YFA0602500)，我与中国科学院地理科学与资源研究所邓祥征研究员以及山东科技大学宣鑫，于《地球信息科学学报》发表了《大气CO₂浓度非均匀分布及其对地表升温影响的研究进展与展望》一文。论文简要分析了大气CO₂浓度非均匀分布形成的原因，评述和展望了CO₂非均匀分布对社会经济代价研究产生的影响，以期为我国减缓气候变化影响并实现可持续转型提供科学依据。

张 帆

（本文第一作者）

作者介绍

  张帆   博士  

中国科学院地理科学与资源研究所助理研究员。北京师范大学环境科学专业博士。主要从事城市生态管理、资源管理与政策相关研究。以一作或通讯作者身份在《Technological Forecasting & Social Change》、《Science of the Total Environment》《Resources, Conservation & Recycling》《China Agricultural Economic Review》等期刊发表论文20余篇，获省部级奖2项。

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