研究中心

流域生物地球化学循环研究中⼼

人类的土地利用、气候变化和能源需求正在改变地球环境(包括表层地质和生态系统),特别是其中水、碳和氮的循环。人类活动目前正在较大面积上改变着地表系统的物理、化学和生物状态以及重要组分之间的反馈。与此同时,大气温度和二氧化碳水平升高,影响了陆地环境中的碳储存、水循环以及一系列相互交织的生物地球化学循环和大气特性,这些特性反过来又影响着气候和生态系统(陆地和海洋)。因此,研究理解陆地表层地球系统中的生物地球化学和水循环以及全球变化的影响和反馈是人类应对未来全球变化和获得可持续发展的关键。

流域是重要的地理单元,是水-岩-土-气-生的综合体,其生态环境健康维系着区域表层系统的正常运转,也影响着全球生态环境可持续性。随着全球变化影响和人为活动的加剧,流域生态功能的运行正面临着一系列挑战,尤其是水土环境质量的下降。因此,流域作为一个表层地球系统的一个整体单元或子系统,其系统性和综合性研究是实现我们对全球水和生物地球化学循环的理解,提出人类可持续发展对策和促进全球可持续发展的关键研究对象。

流域一般由一种或多种类型的地球关键构成,理解流域地球关键带的化学、物理和生物过程及其这些过程的耦合作用对我们理解流域水和生物地球化学循环和全球变化的影响极为重要。流域中河流作为连接陆地和水生生态系统的重要纽带,不仅仅是物质和能量的迁移通道,也是联系着陆地和海洋的枢纽,还是生物地球化学反应的加速器。流域中的物质循环和输送是流域/全球物质生物地球化学循环中重要组成,流域生态系统的各个界面发生的各种生物的、物理的、化学的过程产生的各种信息,被记录在流域内各种物质中,这些物质通过水循环不断运移,可以通过这些信息来反演或评估流域状态和功能变化。因此,亟需系统开展流域生物地球化学循环研究来推动表层地球系统科学研究水平和人类社会的可持续发展。

本中心重点基于多学科交叉和表层地球系统科学理论,以流域中水土气生为重要研究介质,结合观测、实验和模型来解译流域物质生物地球化学循环规律、关键过程和生态环境效应,推动联合、综合和交叉研究,增加表层地球系统物质生物地球化学循环新认识,服务人类社会可持续发展。本中心通过流域系统理论教育、室内外物理、化学和生物实验、多维度模型构建和国际化多元开放合作,培养流域环境和生态保护的复合研究型和综合管理型人才。

发展定位

面向全球变化背景下的人类社会可持续发展挑战,基于多学科交叉、系统科学理论、多时空尺度融合、实验观测和理论模型结合等手段,以流域为研究单元,开展表层地球系统生物地球化学循环及其生态和环境效应研究,系统建立和完善人类活动强烈影响下的不同时空尺度生物地球化学循环理论和模型,培养表层地球系统生物地球化学循环研究的优秀人才,服务人类社会可持续发展

组织结构


研究方向

1. 地球关键带界面生物地球化学过程

    重点研究表层地球系统风化壳界面(岩石(矿物)-水-生物-大气)和河流-湖泊(包括湿地)系统界面(水-生物-沉积物-大气界面)物质迁移和转化的生物地球化学过程,为流域生物地球化学循环模型建立提供科学理论基础。

2. 流域生物地球化学循环及其生态与环境效应

    重点研究流域生源要素(包括C、N、P等)的生物地球化学循环和多元素耦合循环及其与生态系统功能和环境质量演变之间的关系,并通过多尺度融合和系统集成研究手段研究为全球变化模型建立提供科学基础。

3.生物地球化学循环与生态系统评估和管理

    重点研究表层地球系统的生态功能和生态服务机制、生态系统的Resilience、Response 和Recovery(3R)与生物地球化学过程和循环之间的关系,建立生态系统可持续性评估和管理模型。


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