陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯強度的空間格局、動態(tài)變化及其環(huán)境控制因子是預(yù)測未來氣候變化、管理自然資源、優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以及控制溫室效應(yīng)增強的基礎(chǔ)，是目前全球變化生態(tài)學(xué)研究最為重要的前沿領(lǐng)域之一，但不同區(qū)域及全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的時空異質(zhì)性以及研究方法和數(shù)據(jù)的局限性，使得目前對陸地生態(tài)系碳源/匯強度的估算還存在很大的不確定性，且一直是困擾全球碳循環(huán)及全球變化研究的瓶頸問題。

　　美國國家海洋與大氣局（NOAA）研發(fā)的以北美為重點嵌套區(qū)的全球碳追蹤同化系統(tǒng)(CarbonTraker-NA)，以其在跨尺度、多源觀測數(shù)據(jù)融合、模型同化等方面的優(yōu)勢，自2007年誕生之日起，就受到廣泛的關(guān)注。中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所陳報章研究員自2009年6月回國起，即開始著手組建團隊、研發(fā)中國碳同化追蹤器(CarbonTraker-China)。在研發(fā)過程中，得到了美國國家海洋與大氣局Peter Tans院士所領(lǐng)導(dǎo)的團隊和荷蘭瓦特林根大學(xué)Wouter Peters教授所領(lǐng)導(dǎo)的團隊的大力支持與精誠合作，并得到中-荷合作項目（NWO VIDI Grant (864.08.012) and the Chinese-Dutch collaboration by the China Exchange Program project(12CDP006)的支持，歷時近5年的努力，中科院碳追蹤同化系統(tǒng)——中國碳追蹤器 (CarbonTraker-China, CAS)終于誕生了。這個系統(tǒng)的命名和成果發(fā)布，得到了NOAA和歐洲的官方認(rèn)可。

　　中科院碳追蹤同化系統(tǒng)是繼NOAA的CarbonTracker和歐洲CarbonTracker-Europe之后的全球第三個完整的全球尺度嵌套式碳同化系統(tǒng)。該系統(tǒng)以雙向嵌套同化技術(shù)為核心，以陸地生態(tài)系統(tǒng)模型模擬結(jié)果為先驗通量，依據(jù)海洋碳源/匯、人為排放以及生物質(zhì)燃燒等CO2排放數(shù)據(jù)以及全球網(wǎng)格化氣象數(shù)據(jù)為初始化數(shù)據(jù)，驅(qū)動大氣傳輸模型TM5，利用基于算子分裂算法和Parent-Children網(wǎng)格間信息的雙向傳輸技術(shù)的雙向嵌套式大氣傳輸模式，模擬出全球6×4度、中國1×1 度 CO2濃度的時空分布圖；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合地基CO2濃度觀測數(shù)據(jù)，采用集合卡爾曼平滑（Ensemble Kalman Smooth）方法對大氣CO2濃度和通量進行數(shù)據(jù)同化，計算出陸地表層CO2源/匯時空動態(tài)分布。該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于：在對全球碳源匯進行統(tǒng)一估測的基礎(chǔ)上，研究者根據(jù)需要可設(shè)置不同的重點研究區(qū)，可減少設(shè)置側(cè)邊界條件所帶來的不確定性。 

　　中科院碳追蹤同化系統(tǒng)與北美和歐洲碳同化系統(tǒng)的主要區(qū)別表現(xiàn)在：（1）根據(jù)中國地理和空間生態(tài)系統(tǒng)特征，調(diào)整、優(yōu)化模型算法，強化中國區(qū)陸地碳匯的模擬；（2）收集和整理中國區(qū)的排放源數(shù)據(jù)、中國及周邊地區(qū)的CO2觀測數(shù)據(jù)，提高中國陸地碳/匯模擬精度。對中國和亞洲的估算結(jié)果， 明顯優(yōu)于其他兩個系統(tǒng)。詳細(xì)信息請瀏覽網(wǎng)頁http://www.carbontracker.net/。

　　該團隊把中科院碳追蹤同化系統(tǒng)應(yīng)用到中國過去10年和亞洲過去5年陸地生態(tài)系統(tǒng)碳通量空間格局及動態(tài)變化的研究中，相關(guān)成果分別發(fā)表在美國地球物理學(xué)會主辦的期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres 和歐洲地球物理學(xué)會主辦的期刊Atmospheric Chemistry and Physics上。 

　　該研究在中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA05040403）、科技部“863”重點項目（2013AA12200）和“973”項目（2010CB950704)的共同資助下完成。 

　　相關(guān)研究論文： 

　�。�1）Zhang, H. F., B. Z. Chen*, I. T. van der Laan-Luijkx, J. Chen, G. Xu, J. W. Yan, L. X. Zhou, Y. Fukuyama, P. P. Tans, and W. Peters (2014), Net terrestrial CO2 exchange over China during 2001–2010 estimated with an ensemble data assimilation system for atmospheric CO2, J. Geophys. Res. Atmos., 119, 3500–3515, doi:10.1002/2013JD021297. 

　�。�2）Zhang, H. F., B. Z. Chen*， I. T. van der Laan-Luijkx, T. Machida, H. Matsueda, Y. Sawa, Y. Fukuyama, C. Labuschagne, R. Langenfelds, M. van der Schoot, G. Xu, J. W. Yan, L. X. Zhou, P. P. Tans, and W. Peters (2014), Estimating Asian terrestrial carbon fluxes from CONTRAIL aircraft and surface CO2 observations for the period 2006 to 2010. Atmospheric Chemistry and Physics, DOI 10.5194/acp-14-5807-2014,14, 5807-5824. 

圖1  三個碳同化追蹤系統(tǒng)嵌套區(qū)比較

　　圖2  三個碳同化追蹤系統(tǒng)對中國區(qū)域的模擬結(jié)果和不確定性比較（北美和歐洲碳同化系統(tǒng)模嚴(yán)重低估中國區(qū)陸地碳匯量，中科院碳同化系統(tǒng)降低中國陸地碳源/匯估計的不確定性。）