美國宇航局研究發(fā)現(xiàn)氣候變暖減緩植物生長速度
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摘要：本文介紹了一種新的采樣和測量方法，該方法使用無人航空系統(tǒng)（UAS）記錄的二氧化碳濃度和風力數(shù)據(jù)的代用測量結(jié)果來推斷甲烷通量。這里描述和試驗的通量法適用于垃圾填埋場和類似溫室氣體排放熱點的空間尺度，使其成為一種低成本和快速案例研究量化目前尚不能確定（但非常重要）溫室氣體通量的重要新方法源。我們提供了一個研究案例，利用這些基于UAS的測量結(jié)果，從英格蘭北部的試驗填埋場獲得瞬時甲烷通量，采用為UAS采樣定制的質(zhì)量平衡模型，并將CO 2濃度聯(lián)合排放作為甲烷排放代用品。在2014年11月27日和2015年3月5日進行的兩次試驗中，甲烷通量（和通量不確定性）分別為0.140 kg s-1（1σ時為±61％）和0.050 kg s-1（1σ時為±54％）。背景（流入）濃度（ 40％）和風速（ 10％）的環(huán)境變化主導(dǎo)了流量的不確定性;而儀器所導(dǎo)致的誤差率僅為1-2％。所描述的方法代表了關(guān)于溫室氣體熱點通量計算這一具有挑戰(zhàn)性的問題的重要進展，并且提供了對各種類似環(huán)境的可再現(xiàn)性。這種新的測量解決方案可以增加一套方法來更好地驗證特定源溫室氣體排放清單 - 這是“聯(lián)合國氣候變化框架公約”COP21（巴黎）氣候變化協(xié)議的一項重要新要求。閱讀原文請點擊下方鏈接cdca8bc3618723d5efe56119fc8d3c9a.pdf (2.98 ...
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雙標水（DLW）法是50年前開發(fā)的一種測量動物自由生活能量消耗的測量方法。利用這種技術(shù)，水分子中的氫原子和氧原子都被它們的穩(wěn)定同位素部分或完全地以示蹤為目的替換。當人體攝入定量的雙標水（2H218O）后，這兩種同位素與身體總水量平衡，而后被身體以不同形式消耗掉。氘（2H）以水的形式排出體外，而18O以H2O和CO2的形式排出。因此，CO2 可以用18O的消耗減去2H的消耗計算得出。 雙標水（DLW）法原理 (From: Doubly Labeled Water for Energy Expenditure, James P. DeLany, Emerging Technologies for Nutrition Research: Potential for Assessing Military Performance Capability. Institute of Medicine (US) Committee on Military Nutrition Research; Carlson-Newberry SJ, Costello RB, editors. Washington (DC): National Academies Press (US); 1997.)這個方法應(yīng)用到人體的障礙一直是成本過高——需要大量的18O標記水（H218O）來獲得...
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溫室氣體排放量日益擴大引起的氣候變化是人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一。為了對其進行可靠的預(yù)測，我們需要監(jiān)測大氣變化并了解基礎(chǔ)過程。 2015年5月，Los Gatos Research Model 913-0014快速響應(yīng)N2O分析儀被加入到現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)中，以監(jiān)控大氣N2O濃度和表面大氣N2O濃度的趨勢。圖表展示了第一個測量結(jié)果。 監(jiān)控系統(tǒng)和位置： 在Hegyhátsál高塔溫室氣體監(jiān)測點（匈牙利，46°57'N，16°39'E，248m），大面積渦度協(xié)方差系統(tǒng)監(jiān)測周邊主要農(nóng)業(yè)區(qū)域的表面大氣二氧化碳通量.系統(tǒng)被安裝在82m塔上的地面以上，自1997年建成以來一直在持續(xù)運行（Haszpra等，2005）。在2015年5月完成了快速響應(yīng)的N2O分析儀.N2O分析儀的進氣口與CO2分析儀的進氣口可以相互配合。該配置允許共享操作N2O渦流協(xié)方差系統(tǒng)和單個超聲波風速計的CO2渦流協(xié)方差系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)以4赫茲運行。 N2O分析儀經(jīng)過精心校準，符合德國耶拿MPI-BGI準備和認證的4個標準。 N2O濃度的時間變化： 在地面以上96米處，渦流協(xié)方差系統(tǒng)每隔14米有一個NOAA氣瓶取樣點。每周氣瓶樣品提供了定量比較測量的可能性。平均偏差為0.11&...
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摘要： 已知植物入侵和隨后的群落變化會影響營養(yǎng)循環(huán)，但大多數(shù)此類研究側(cè)重于富營養(yǎng)化效應(yīng)。針對植物引起的營養(yǎng)減少的效應(yīng)以及同時發(fā)生的機制的研究則相對較少。在這項研究中，我們發(fā)現(xiàn)通常作為侵入種的椰子的入侵作用通過間接的影響,中止了外來海洋入侵物種對陸地生態(tài)系統(tǒng)的侵入:對鳥類的影響 - 鳥類會盡量避免筑巢在椰子樹種群中，因此減少了從海洋環(huán)境帶來的關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)輸入。這些海洋物質(zhì)輸入的下降導(dǎo)致了土壤養(yǎng)分的減少，葉片營養(yǎng)質(zhì)量的下降，葉片的適度性下降及食草動物的減少。這種營養(yǎng)耗竭的過程比植物種群入侵導(dǎo)致的富營養(yǎng)化模式更為典型。對于空間中外來能量中斷對生態(tài)系統(tǒng)的影響的研究表明其尚未受到接受群落變化的干擾，如植物群落轉(zhuǎn)變。在熱帶和亞熱帶地區(qū)的椰子植物入侵的普遍性使得這些研究特別值得注意。 同樣重要的是，美洲黑斑病的近況提供了一個強有力的范例，說明植物群落的變化如何可以顯著影響同種異體營養(yǎng)的供應(yīng)，從而重塑生態(tài)系統(tǒng)的能量流。 椰子種群轉(zhuǎn)移|間接效應(yīng)|海鳥|熱帶島嶼通過刺激自下而上的能量流動，一個獨特的營養(yǎng)供應(yīng)鏈塑造了大部分生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡（1,2）。輔助能的這種提高可以引發(fā)接收食物網(wǎng)中大量的級聯(lián)變化（3-5）。近期的幾篇文章已經(jīng)證明，在食物鏈頂端的外來捕食者可以通過影響這些輔助能的傳遞（如鳥類）引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)級聯(lián)效應(yīng)，從而引發(fā)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的全面轉(zhuǎn)...
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摘要： 大型水生植物，包括水風信子(Eichhornia crassipes)，是熱帶水生系統(tǒng)中主要的入侵生物之一，它們在改變水與大氣之間的氣體交換方面可能起著重要的作用。然而，這個系統(tǒng)在溫室氣體(GHG)排放的全球數(shù)據(jù)中起到的作用被部分忽視了。本文研究了南印度一個小(0.6 km2)水收集湖的碳(C)流動和溫室氣體排放，并分析了水生植物對這些排放的影響。我們測量了二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的排放量，以及在水葫蘆群落附近的水分與開放水域中水分的C礦化率和物理化學(xué)變量。水葫蘆群落附近的CO2和CH4排放量比開放水域減少了57%。然而，在這兩個區(qū)域的水中，C礦化率沒有明顯的差異。我們的結(jié)論是，水風信子和其他漂浮的大型植物的入侵有可能改變溫室氣體排放，這一過程可能與區(qū)域的C預(yù)算有關(guān)。 請閱讀原文：www.nature.com/articles/srep20424
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【小編注：在本文中，科學(xué)家應(yīng)用美國LGR公司的CO2同位素分析儀測量δ13C、12CO2 及13CO2的濃度值，并與LI-COR公司的LI-8100-103土壤呼吸室連用，測量土壤13CO2的通量，這是在國內(nèi)及國際上比較新穎的儀器應(yīng)用方式，值得借鑒?！?#160;Abiotic CO2 uptake from the atmosphere by semiarid desert soil and its partitioning into soil phasesJiabin Liu1, Keyu Fa1, Yuqing Zhang1, Bin Wu1, Shugao Qin1, and Xin Jia11Yanchi Research Station, School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University, Beijing, China 摘要：沙漠可表現(xiàn)出強烈的CO2通量下降的特性，這就是顯著的碳沉降。 然而，由于無法確定通量測量的穩(wěn)定性和準確的碳固定地點，這種假設(shè)受到強烈的挑戰(zhàn)。本研究中，我們在中國北方的毛烏素沙漠中向自然（未殺菌的）土壤中添加13CO2，并量化固相土壤和氣相中所添加的13CO2比例。 結(jié)果顯示自然沙漠土壤吸收13CO2的平均速率為0.28 gm-2...
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摘要淺褐色沉積物是古氣候研究中最有價值的大陸構(gòu)造之一，因為它們可以使用絕對測年法進行評估，并且還提供有價值的氣候替代指標。然而，沉積后的礦物學(xué)轉(zhuǎn)化等改變過程可能會對其地球化學(xué)數(shù)據(jù)的古氣候應(yīng)用產(chǎn)生顯著的影響。本文介紹了采用掃描和透射電子顯微鏡，X射線衍射和傅里葉變換紅外光譜技術(shù)的創(chuàng)新采樣和測量方案，證明了在-10°C的洞穴中的滴水中的碳酸鹽沉淀含有無定形碳酸鈣（ACC），后來會轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米晶方解石。還通過分餾法測定了方解石，ACC和水中穩(wěn)定的氧同位素，證明ACC相對于方解石為 18O-耗盡的（ 2.4±0.8‰）。這反過來又對于基于流體的流體包裹體研究具有嚴重的后果，因為ACC向方解石的閉合系統(tǒng)轉(zhuǎn)化可能會導(dǎo)致流體夾雜水中的負氧同位素偏移，導(dǎo)致原始組成的變差。 ACC形成增加了淺褐色沉積物對變化的敏感性，因為它與外部解決方案的交互可能導(dǎo)致原始代理信號的部分丟失。因此本文建議在研究的淺褐色沉積物位置對新鮮沉淀碳酸鹽進行礦物學(xué)分析，以確定ACC形成的潛在影響。 點擊鏈接閱讀原文：www.nature.com/articles/srep39602.pdf
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在除南極洲之外的所有大洲，在海拔-2m到70m范圍內(nèi)受到晝夜遷移的幽蚊蟲害的人口已經(jīng)達到130000人。與富營養(yǎng)化相聯(lián)系的是，在白天的時候，遷徙的幽蚊會停留在缺氧的沉積物中，并在夜間以富氧的表層為食。我們的實驗表明,在穴居到沉積物后,幽蚊蟲害利用沉積物甲烷的高溶解氣體給自己的分壓氣管囊充氣。這種機制提供了一種明顯的能量優(yōu)勢，使幼蟲通過被動浮力進行遷移，而不是消耗更多能量去游動。幽蚊的幼蟲,除了通過一天兩次的釋放沉積物甲烷氣泡進入和離開沉積物,同時也會向內(nèi)傳輸間隙水中甲烷氣體囊泡進入水體,導(dǎo)致通量為0.01-2摩爾m/年(根據(jù)人口密度和水的深度)。幽蚊蟲害每年新產(chǎn)生的成蟲也會導(dǎo)致每年會有0.16摩爾碳從系統(tǒng)中逸出。發(fā)現(xiàn)湖泊富營養(yǎng)化的臨界點，能夠使這種甲烷驅(qū)動的遷移機制對最終重建大角藻的地域擴張和湖泊生物地球化學(xué)、碳循環(huán)和食物的相應(yīng)變化起著至關(guān)重要的作用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。點擊鏈接閱讀原文：srep44478.pdfa2f234d516bdf47e835fee463e75aeb6.pdf (1.06 MB)
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摘要 非常規(guī)頁巖氣藏的天然氣開采是一個有著相當大爭議的公眾話題，其中大家主要關(guān)注的是泄漏的自然氣體對淺表地下水資源的影響。在開發(fā)之前，關(guān)于這些氣體以及它們的同位素的分布、歸宿和轉(zhuǎn)移的基準數(shù)據(jù)處于一種缺乏的狀態(tài)。這次,我們在加拿大的威利斯頓盆地白堊紀巖層的地下水位附近針對CH4的轉(zhuǎn)移和歸宿和早期細菌氣體中的δ13C-CH4,進行了研究。我們的結(jié)果顯示甲烷在深處生成而在擴散過程中通過上覆頁巖時較為緩慢。我們結(jié)果還表明,δ13C-CH4(冰期后) 的擴散分餾作用將使逃逸出的氣體成分復(fù)雜化。在冰川剖面上δ13C-CH4的敏感性表明,它可能是一個有價值的用于示蹤描述地質(zhì)變化中控制運輸CH4(和其他溶質(zhì))和區(qū)分迅速向上遷移通過環(huán)形區(qū)的與通過其他管道向上自然擴散的CH4。本研究的結(jié)果已為設(shè)計基線調(diào)查提供了建議。 點擊鏈接閱讀原文：redirect-nature.pdf35953cc31ccf4f7753923274c6bdcca6.pdf (2.66 MB)
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