Том 14, номер 02, статья № 1

Кондратьев К.Я., Исидоров В.А. Глобальный круговорот углерода. // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 02. С. 89-105.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Проанализировано состояние современных исследований процессов, ответственных за формирование круговорота углерода, причем особое внимание уделено необходимости учета интерактивности динамики различных глобальных биогеохимических круговоротов и климата. Воспроизведены новейшие оценки компонентов круговорота углерода, включая вклады антропогенных воздействий. Отмечена, в частности, малая вероятность сдерживания антропогенно обусловленного возрастания концентрации CO2 в атмосфере в результате усиления компенсирующих подобный рост природных процессов. Подчеркнута острая необходимость дальнейшего развития "интегральных" методов численного моделирования (системного подхода) для получения достоверных оценок эволюции круговорота углерода в будущем.

Список литературы:

1. Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М.: ВИНИТИ, 1995. 470 с.
2. Демирчян К.С., Демирчян К.К. Рассчитываемая модель глобальной циркуляции углерода // Изв. РАН. Энергетика. 1995. Вып. 5. С. 3–15.
3. Демирчян К.С., Кондратьев К.Я. Развитие энергетики и окружающая среда // Изв. РАН. Энергетика. 1995. Вып. 6. С. 3–27.
4. Кондратьев К.Я. Экодинамика и экополитика. Т. 1. Глобальные проблемы. СПб НЦ РАН, 1999. 1040 с.
5. Кондратьев К.Я. Глобальные изменения на рубеже тысячелетий // Вестник РАН. 2000. Т. 70. № 9. С. 788–796.
6. Кондратьев К.Я., Демирчян К.С. Глобальные изменения климата и круговорот углерода // Изв. РГО. Т. 132. Вып. 4. С. 1–20.
7. Сафонов В.С., Соболевская Ю.С., Иванова Н.А. Выделение CO2 хвойными растениями при повышенной концентрации O3 и CO2 // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т. 12. № 12. С. 1157–1160.
8. Allison C.E., Francey R.J. Maintaining a long term, high precision record of the d13C of carbon dioxide in the atmosphere // Isot. Techn. Study Environ. Change: Proc. Int. Symp. Isot. Techn. Study Past and Curr. Environ. Changes Hydros. and Atmos. Vienna, 14–18 Apr. 1997. 1998. P. 9–18.
9. Alverson K. Long-term biogeophysical controls on the carbon cycle and their rolevance to human concerns // IHDP Update. 2000. № 3. P. 1, 3, 4.
10. Arneth A., Kelliher F.M., Gower S.T., Scott N.A., Byers S.N., Mc Seveny T.M. Environmental variables regulating carbon dioxide efflux following clear-cutting of a Pinus radiata D, Don plantation // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № D5. P. 5695–5705.
11. A U.S. Carbon Cycle Science Plan. A Report of the Carbon and Climate Working Group / J.L. Sarmiento and S.C. Wofsy, Co-Chairs. U.S. Global Change Research Program, Washington, D.C. 1999. 69 p.
12. Battle M., Bender M.L., Tans P.P., White J.W.C., Ellis J.T., Conway T., Francey R.J. Global carbon sinks and their variability inferred from atmospheric O2 and d13C // Science. 2000. V. 287. № 5462. P. 2467–2470.
13. Bazzaz F.A. Tropical forests in a future climate: Changes in biological diversity and impact on the global carbon cycle // Climate Change. 1998. V. 39. № 2–3. P. 317–336.
14. Bousquet P., Peglin P., Ciais P., Le Quere C., Friedlingstein P., Tans P.P. Regional changes in carbon dioxide fluxes of land and oceans since 1980 // Science. 2000. V. 290. № 5495. P. 1342–1346.
15. Boutton T.W., Nordth L.C., Kuehn D.D. Late quaternary vegetation and climate change in the North American Creat Plains Evidence from d13C of paleosol organic carbon // Isot. Techn. Study Environ. Change: Proc. Int. Symp. Isot. Techn. Study Past and Curr. Environ. Changes Hydros. and Atmos. Vienna, 14–18 Apr. 1997. 1998. P. 653–662.
16. Bowling D.R., Delany A.C., Turnipseed A.A., Baldocchi D.D., Monson R.K. Modification of the relaxed eddy accumulation technique to maximize measured scalar mixing ratio differences in updrafts and downdrafts // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D8. P. 9121–9133.
17. Brenninkmeijer C.A.M., Rockmann T. Anomalous (or not strictly mass dependent) isotope variations observed in important atmospheric trace gases // IGACtiv. Newsletter. 1999. № 16. P. 13–18.
18. Canadell J.G. et al. Carbon metabolism of the terrestrial biosphere: A multitechnique approach for improved understanding // Ecosystems. 2000. V. 3. P. 115–130.
19. Cannel M.G.R., Milne R., Hargreaves K.J., Brown T.A.W., Cruickshank M.M., Bradley R.I., Hope D., Billett M.F., Adger W.N., Subak S. National inventories of terrestrial carbon sources and sinks: The U.K. experience // Clim. Change. 1999. V. 42. № 3. P. 505–530.
20. Carson D.J. Climate modelling: Achievements and prospects // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1999. V. 125. Part A. № 553. P. 1–27.
21. Caspersen J.P., Pacala S.W., Jenkins J.C., Hurtt G.C., Moorcroft P.R., Birdsey R.A. Contributions of land-use history to carbon accumulation in U.S. forests // Science. 2000. V. 290. № 5494. P. 1148–1151.
22. Chen J.M., Leblanc S.G., Cihlar J., Desjardins R.L., Mac Pherson J.I. Extending aircraft – and lower-based CO2 flux measurements to a boreal region using a Landsat thematic mapper land cover map // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. №. D14. P. 16859–16878.
23. Ciais P. Restless carbon pools // Nature. 1999. V. 398. № 6723. P. 111–112.
24. Ciais P. Isotopomers of CO2 and their use in understanding the global carbon cycle // IGACtiv. Newsletter. 1999. № 16. P. 18–19.
25. Connors V.S., Gormsen B.B., Nolf S., Reichle H.G. (Jr.) Spaceborne observations of the global distribution of carbon monoxide in the middle troposphere during April and October 1994 // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D17. P. 21455–21470.
26. Craig S.G., Holmen K.J., Bonan G.B., Rash P.J. Atmospheric CO2 simulated by the National Center for Atmosphere Research Community Climate Model. 1. Mean fields and seasonal cycles // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № D11. P. 13213–13235.
27. Crutzen P., Ramanathan V. The ascent of atmospheric sciences // Science. 2000. V. 290. № 5490. P. 299–304.
28. De Lucia E.H., Hamilton J.G., Naidu S.L., Thomas R.B., Andrews J.A., Finzi A., Lavine M., Matamala R., Mohan J.E., Hendrey G.R., Schlesinger W.H. Net primary production of a forest ecosystem with experimental CO2 enrichment // Science. 1999. V. 284. № 5417. P. 1177–1179.
29. Ernst W.G. (Ed.) Earth Systems. Processes and Issues. Cambridge Univ. Press, 2000. 566 p.
30. Fahnestock J.T., Jones M.N., Brooks P.D., Walker D.A., Welker J.M. Winter and early spring CO2 efflux from tundra communities of northern Alaska // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № D22. P. 29023–29028.
31. Falkowski P., Scholes R.J., Boyle E., Canadell D., Elser J., Gruber N., Hibbard K., Hogberg P., Linder S., Mackenzie F.T., Moore B., III, Pedersen T., Rosenthal Y. The global carbon cycle. A test of our knowledge of Earth as a system // Science. 2000. V. 290. P. 291–296.
32. Fan S.-M., Sarmiento J.L., Gloor M., Pacala S.W. On the use of regularization techniques in the inverse modeling of atmospheric carbon dioxide // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D17. P. 21503–21512.
33. Fuluvegi G.S., Alapaty K., Reichle H.G. (Jr.), Mathur R., Raman S., Connors V.S. Simulation of carbon monoxide transport during April 1994 // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D17. P. 21471–21485.
34. Florkowski T., Korus A., Miroslaw J., Necki J.M., Neudert R., Schmidt M., Zimnoch M. Isotopic composition of CO2 and CH4 in a heavily polluted urban atmosphere and in a remote mountain area (Southern Poland) // Isot. Techn. Study Environ. Change: Proc. Int. Symp. Isot. Techn. Study Past and Curr. Environ. Changes Hydros. and Atmos. Vienna, 14–18 Apr. 1997. 1998. P. 37–48.
35. Fung I. Variable carbon sinks // Science. 2000. V. 290. № 5495. P. 1313–1314.
36. Gasse F., Lin R. Lacustrine isotope archives of past climate and environmental changes in the tropics and subtropics: Some examples from Africa // Isot. Techn. Study Environ. Change: Proc. Int. Symp. Isot. Techn. Study Past and Curr. Environ. Changes Hydros. and Atmos. Vienna, 14–18 Apr. 1997. 1998. P. 519–531.
37. Gemmel F. Utility of reflectance model inversion versus two spectral indices for estimating biophysical characteristics in a Boreal forest test site // J. Remote Sens. Environ. 1999. V. 68. № 2. P. 95–111.
38. Hackler J.L., Houghton R.A., Lawrence K.T. The U.S. carbon budget Contributions from land-use change // Science. 1999. V. 285. № 5427. P. 574–577.
39. Holtmann I., Morais J. Global change and the carbon cycle // LUCC Newsletter. 2000. № 5. P. 16–17.
40. Houghton R.A., Hackler J.L., Lawrence K.T. The U.S. carbon budget Contributions from land-use change // Science. 1999. V. 285. P. 574–578.
41. Houghton R.A., Skole D.L., Nobre C.A., Hackler J.L., Lawrence K.T., Chomentowski W.H. Annual fluxes of carbon from deforestation and regrowth in the Brazilian Amazon // Nature. 2000. V. 403. № 6767. P. 301–304.
42. Hughes G.B., Giegengack R., Kritikos H.N. Spectral indications of unexpected contributors to atmospheric CO2 variability // Int. J. Climatol. 1999. V. 19. № 8. P. 813–820.
43. Hulme M., Barrow E.M., Arnell N.W., Johus T.C., Downing T.E. Relative impacts of human-induced climate change and natural variability // Nature. 1999. V. 397. P. 688–691.
44. Indermühle A., Stocker T.F., Joos F., Fischer H., Smith H.J., Wahlen M., Deck B., Mastroianni D., Tschumi J., Blumer T., Meyer R., Stauffer B. Holocene carbon cycle dynamics based on CO2 trapped in ice at Taylor Dome, Antarctica // Nature. 1999. V. 398. № 6723. P. 121–126.
45. Jin F.F., Hu Z.-Z., Latif M., Bengtsson L., Roeckner E. Dynamical and cloud-radiation feedbacks in El Niño and greenhouse warming: Max Planck Institute for Meteorology Report No. 302. Hamburg. December, 1999. 16 pp.
46. Joos F., Plattner G.-K., Stocker T.F., Marchal O., Schmittner A. Global warming and marine carbon cycle feedbacks on future atmospheric CO2 // Science. 1999. V. 284. № 5413. P. 464–468.
47. Kaiser J. Soaking up carbon in forests and fields // Science. 2000. V. 290. № 5493. P. 922.
48. Katul G.G., Albertson J.D. Modeling CO2 sources, sinks, and fluxes within a forest canopy // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D6. P. 6081–6092.
49. Katz M.E., Pak D.K., Dickens G.R., Miller K.G. The source and fate of massive carbon input during the latest Paleocene thermal maximum // Science. 1999. V. 286. № 5444. P. 1531–1533.
50. Keeling R.F., Manning A.C., Mc Elroy E.M., Shertz S.R. Methods for measuring changes in atmospheric O2 concentration and their application in southern hemisphere air // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № D3. P. 3381–3397.
51. Kheshgi H.S., Jain A.K., Wuebbles D.J. Model-based estimation of the global carbon budget and its uncertainty from carbon dioxide and carbon isotope records // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D24. P. 31127–31143.
52. Kojima T. / Translated and Edited by B. Harrison. The Carbon Dioxide Problem. Integrated Energy and Environmental Policies for the 21 st. Century. London: Gordon and Breach, 1998. 240 p.
53. Kondratyev K.Ya. Multidimensional Global Change. Wiley/PRAXIS. Chichester, U.K., 1998. 761 p.
54. Kondratyev K.Ya., Varotsos C.A. Atmospheric Ozone Variability: Implications for Climate Change, Human Health, and Ecosystems. Springer/PRAXIS. Chichester, U.K., 2000. 811 p.
55. Korner C. Tropical forests in a CO2-rich world // Climate Change. 1998. V. 39. № 2–3. P. 297–315.
56. Lafleur P.M. Growing season energy and CO2 exchange at a subarctic boreal woodland // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D8. P. 9571–9580.
57. Lal R., Follett R.F., Stewart B.A., Eds. Soil Processes and Carbon Cycle. Springer/CRC Press. Berlin, 1998. XIV+609 p.
58. Lee K., Wanninkhof R., Takahashi T., Doney S.C., Feely R.A. Low interannual variability in recent oceanic uptake of atmospheric carbon dioxide // Nature. 1998. V. 396. № 6707. P. 155–159.
59. Le Grand P., Alverson K. Variations in atmospheric CO2 during glacial cycles from an inverse ocean modeling perspective // Paleoceanography. 2001 (in print).
59a. Lenaz R., Giovanelli G., Ori C., Colombo T., Masarie K., Ciattaglia L., Ravegrari F., Bonasoni P. Ship-board report on atmospheric CO2 concentrations recorded on continuous from Medieterranean Sea to Antarctica // Il Nuovo Cimento. 2000. V. 23 C. Ser. 2. № 5. P. 507–514.
59б. Mabuchi K., Sato Y., Kida H. Numerical study of the relationships between climate and the carbon dioxide cycle on a regional scale // J. Meteorol. Soc. Jap. 2000. V. 78. № 1. P. 25–46.
60. Mc Kenzic C., Schiff S., Aravena R., Kelly C.St., Lous V. Effect of temperature on production of CH4 and CO2 from peat in a natural and flooded foreal wetlands //Clim. Change. 1998. V. 40. № 2. P. 247–266.
61. Nadelhoffer K.L., Emmet B.A., Gundersen P., Kjonaas O.J., Koopmans C.J., Schleppi P., Tietem A., Wright R.F. Nitrogen deposition makes a minor contribution to carbon sequestration in temperature forests // Nature. 1999. V. 398. N. 6723. P. 145–148.
62. Oechel W.C., Vourlitis G.L., Brooks S., Crawford T.L., Dumas E. Intercomparison among chamber, tower, and aircraft net CO2 and energy fluxes measured during the Arctic System Science / Land–Atmosphere–Ice Interactions (ARCSS/LAII) Flux Study // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № D22. P. 28993–29004.
63. Oechel W.C., Vourlitis G.L., Hastings S.J., Zulueta R.C., Hinzman L., Kane D. Acclimation of ecosystem CO2 exchange in the Alaskan Arctic in response to decadal climate warming // Nature. 2000. V. 406. № 6799. P. 978–981.
64. Potosnak M.J., Wofsy S.C., Denning A.S., Conway T.J., Munger J.W., Barnes D.H. Influence of biotic exchange and combustion sources on atmospheric CO2 concentrations in New England from observations at a forest flux lower // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D8. P. 9561–9569.
65. Potter C.S., Klooster S.A. Detecting a terrestrial biosphere sink for carbon dioxide Interannual ecosystem modeling for the mid-1980s // Clim. Change. 1999. V. 42. № 3. P. 489–503.
66. Prinn R., Jacoby H., Sokolov A., Wang C., Xiao X., Yang Z., Eckhaus R., Stone P., Ellerman D., Melillo J., Fitzmaurice J., Kicklighter D., Holian G., Liu Y. Integrated Global System Model for climate Policy assessment. Feedbacks and sensitivity studies // Clim. Change. 1999. V. 41. № 3–4. P. 469–546.
67. Reichle H.G.(Jr.), Anderson B.E., Connors V.S., Denkins T.C., Forbes D.A., Gormsen B.B., Langenfelds R.L., Neil D.O., Nolf S.R., Novelli P.C., Pougatchev N.S., Roell M.M., Streele L.P. Space Shuttle based global CO measurements during April and October 1994. MAPS instrument, data reduction, and data validation // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D17. P. 21443–21454.
68. Schafer A., Victor D.G. Global passenger travel: Implications for carbon dioxide emissions // Energy. 1999. V. 24. № 8. P. 657–679.
69. Schimel D.S. The carbon equation // Nature. 1998. V. 393. № 6682. P. 208–209.
70. Schindler D.W. The misterious missing sink // Nature. 1999. V. 398. N. 6723. P. 105, 107.
71. Schlesinger W.H. Carbon and agriculture: Carbon sequestration in soils // Science. 1999. V. 284. № 5423. P. 2095–2096.
72. Scholes B. Will the terrestrial carbon sink saturate soon? // Global Change Newsletter. 1999. № 37. P. 2–3.
73. Smith T.M., Shugan H.H. The transient response of terrestrial carbon storage to a perturbed climate // Nature. V. 361. P. 523–526.
74. Sokolov A.P., Stone P.H. A flexible climate model for use in integrated assessment // Clim. Dyn. 1993. V. 14. P. 291–303.
74а. Stauffer B., Blunier T., Dallerbach A., Indermühle A., Schwander J., Stocker T.F., Tschumi J., Chappelaz J., Raynaud D., Hammer C.V., Clausen H.B. Atmosphere CO2 concentration and millenial-scale climate change during the last glacial period // Nature. 1998. V. 392. № 6671. P. 59–62.
75. Stern L.A., Baisden W.T., Amundson R., Wang Y. The influence of soils on oxygen isotope ratio of atmospheric CO2 // Isot. Techn. Study Environ. Change: Proc. Int. Symp. Isot. Techn. Study Past and Curr. Environ. Changes Hydros. and Atmos. Vienna, 14–18 Apr. 1997. 1998. P. 27–36.
76. Tenn A., Davidescu F. Carbon isotope composition of atmospheric CO2 in Romania // Isot. Techn. Study Environ. Change: Proc. Int. Symp. Isot. Techn. Study Past and Curr. Environ. Changes Hydros. and Atmos. Vienna, 14–18 Apr. 1997. 1998. P. 19–26.
77. Tian H., Melillo J.M., Kicklighter D.W., Mc Guire A.D., Helfrich J.V.K., Moone B., Vörösmarty C.J. Effect of interannual climate variability on carbon storage in Amazonian ecosystems // Nature. 1998. V. 396. № 6712. P. 664–667.
78. Tilley J.S., Lynch A.H. On the applicability of current land surface schemes for Arctic tundra. An intercomparison study // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. № D22. P. 29051–29064.
79. Vay S.A., Anderson B.E., Conway T.J., Sachse G.W., Collins J.E., Blake D.R., Westberg D.J. Airborne observation of the tropospheric CO2 distribution and its controlling factors over the South Pacific Basin // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. № D5. P. 5663–5676.
80. Watson R.T., Noble I.R., Bolin B., Ravindranath N.H., Verardo D.J., Dokken D.J. Land-Use. Land-Use Change, and Forestry. Cambridge Univ. Press, 2000. 377 p.
81. White A., Cannel M.G.R., Friend A.D. Climate change impacts on ecosystems and the terrrestrial carbon sink a new assessment // Global Environ. Change. 1999. V. 9. № 1001. P. S21–S30.
82. Zimov S.A., Davidov S.P., Voropaev Y.V., Prosiannikov S.F., Semiletov I.P., Chapin M.C., Chapin F.S. Siberian CO2 efflux in winter as a CO2 source and cause of seasonality in Atmospheric CO2 // Clim. Change. 1996. V. 33. P. 111–120.
 

Вернуться