前辅文
 第1 章 全球变化与陆地生态系统碳循环和水循环
  1.1 引言
  1.2 全球气候变化与陆地生态系统碳循环和水循环
   1.2.1 全球变化及其成因
   1.2.2 全球气候变暖的基本事实
   1.2.3 全球变暖的成因
   1.2.4 全球气候变化对生物圈的影响
   1.2.5 陆地生态系统的碳循环和水循环与管理
  1.3 陆地生态系统碳循环和水循环研究中的科学问题
   1.3.1 陆地生态系统碳循环
   1.3.2 陆地生态系统水循环
   1.3.3 陆地生态系统的碳水耦合循环
  1.4 陆地-大气系统的物质和能量交换的观测研究
   1.4.1 国际通量观测研究网络概况
   1.4.2 中国通量观测研究状况
   1.4.3 中国通量观测网络建立的意义
  引用文献
 第2 章 陆地生态系统能量和物质的交换通量
  2.1 生态系统的物质循环与能量传输
   2.1.1 陆地生态系统的概念与分布格局
   2.1.2 陆地生态系统的能量传输和转化
   2.1.3 陆地生态系统的物质循环
  2.2 生态系统物质与能量通量的基本概念
   2.2.1 动量通量
   2.2.2 辐射通量
   2.2.3 显热和潜热通量
   2.2.4 物质通量
   2.2.5 H2O 通量
   2.2.6 CO2 通量
  2.3 生态系统生产力与碳通量
   2.3.1 总初级生产力(GPP)
   2.3.2 净初级生产力(NPP)
   2.3.3 净生态系统生产力(NEP)
   2.3.4 净生物群系生产力(NBP)
   2.3.5 净生态系统碳交换量(NEE)
  2.4 生态系统碳通量的生态学测定方法
   2.4.1 基于生物量变化的估算法
   2.4.2 基于碳平衡方程的估算法
   2.4.3 基于碳循环模型的估算法
   2.4.4 同化箱测定法
  2.5 生态系统水､碳与能量通量的微气象学测定法
   2.5.1 H2O 和CO2 通量微气象学方法概论
   2.5.2 涡度相关法的特点及其应用
   2.5.3 拓宽湍涡累积法
  引用文献
 第3 章 地球大气圈的垂直构造与大气成分
  3.1 地球的气候系统
   3.1.1 大气圈
   3.1.2 生物圈
   3.1.3 岩石圈与土壤圈
   3.1.4 水圈与冰雪圈
  3.2 大气圈的垂直构造
   3.2.1 地球大气圈的垂直分层现象
   3.2.2 对流层
   3.2.3 平流层
   3.2.4 中间层
   3.2.5 热层
   3.2.6 散逸层
  3.3 地球大气成分及其进化
   3.3.1 地球大气圈的成分
   3.3.2 行星和第一次原始大气
   3.3.3 第二次原始大气的生成与进化
   3.3.4 地球大气中氧的生成与进化
  3.4 大气层臭氧的生成与分解
   3.4.1 大气的臭氧与臭氧层
   3.4.2 大气中臭氧生成与分解的化学过程
   3.4.3 环境污染对大气臭氧层的影响
  3.5 大气中的CO2､CH4 和N2O 的浓度变化
   3.5.1 二氧化碳
   3.5.2 甲烷
   3.5.3 氧化亚氮
  3.6 大气圈的气象要素
   3.6.1 空气温度
   3.6.2 空气压力
   3.6.3 空气湿度
   3.6.4 风速与风向
   3.6.5 能见度､云与降水
  引用文献
 第4 章 大气圈的辐射传输与地表辐射平衡
  4.1 辐射的基本概念与定义
   4.1.1 辐射的物理特性
   4.1.2 辐射与辐射能
   4.1.3 物体对辐射能的吸收､反射和透射
   4.1.4 物体的辐射源函数
   4.1.5 物体辐射的基本定律
  4.2 太阳辐射和地球辐射
   4.2.1 太阳辐射和地球辐射的特征
   4.2.2 太阳辐射在大气上界的分布
   4.2.3 太阳辐射在大气中的衰减
  4.3 大气圈的辐射平衡
   4.3.1 大气圈的辐射平衡
   4.3.2 辐射平衡与时间常数
  4.4 大气中辐射传输的基本法则
   4.4.1 比尔-伯戈-兰伯特法则
   4.4.2 施瓦兹希尔方程和灰色大气的辐射传输方程
   4.4.3 辐射平衡解
  4.5 辐射传输对大气温度的影响
   4.5.1 大气层的辐射平衡温度与气温分布
   4.5.2 辐射吸收的温室效应
   4.5.3 辐射冷却效应
  4.6 陆地表面的辐射平衡
   4.6.1 地表的太阳辐射平衡
   4.6.2 地表接受的光合有效辐射
   4.6.3 地表的长波辐射平衡
   4.6.4 地表的辐射能量平衡
  4.7 植物群落对地表辐射平衡的影响
   4.7.1 植物叶片的光反射率､透射率与吸收率
   4.7.2 植物群落的光反射率､透射率与吸收率
   4.7.3 植被指数､叶面积指数与植被光合作用的关系
  4.8 全球的能量平衡
   4.8.1 地面的热量平衡
   4.8.2 全球的热量平衡模式
  引用文献
 第5 章 近地边界层特征与空气运动基本方程
  5.1 大气边界层的概念及其特征
   5.1.1 大气边界层的概念
   5.1.2 大气边界层的构造特征
   5.1.3 近地边界层的动力学特征
  5.2 边界层空气的状态方程
   5.2.1 理想气体的状态方程
   5.2.2 干空气的状态方程
   5.2.3 湿空气的状态方程
  5.3 边界层空气的运动方程
   5.3.1 连续方程(质量守恒方程)
   5.3.2 动量守恒方程
   5.3.3 能量守恒方程
  5.4 标量､热量与水汽的守恒方程
   5.4.1 标量守恒方程
   5.4.2 热量守恒方程
   5.4.3 水汽守恒方程
  5.5 空气动力学方程的简化､近似和尺度理论
   5.5.1 状态方程
   5.5.2 连续方程(质量守恒方程)
   5.5.3 平均运动方程———雷诺方程(动量守恒,牛顿第二定律)
  引用文献
  附录 矢量分析､张量简介
 第6 章 近地边界层湍流运动特征与扩散通量
  6.1 边界层的湍流现象及其作用
   6.1.1 湍流现象
   6.1.2 湍流的作用
   6.1.3 湍流的发生､发展和维持
  6.2 湍流物理量的定量描述
   6.2.1 湍流描述的基本思想
   6.2.2 湍流谱
   6.2.3 湍流输送与涡度相关
  6.3 边界层湍流研究的理论基础
   6.3.1 π 定理与莫宁-奥布霍夫相似理论
   6.3.2 湍流的半经验理论
   6.3.3 基于K 理论的扩散通量
  6.4 湍流动能和稳定度
   6.4.1 湍流动能收支方程
   6.4.2 稳定度的概念
   6.4.3 理查孙数
   6.4.4 综合稳定度表
  6.5 植被冠层对近地边界层湍流的影响
   6.5.1 风速垂直分布的对数法则
   6.5.2 空气动力学粗糙度
   6.5.3 植被冠层对风速分布的影响
   6.5.4 植被冠层内的风速分布
   6.5.5 植被冠层对温度､湿度和CO2 浓度垂直分布的影响
  引用文献
 第7 章 基于空气动力学和热平衡的通量观测
  7.1 湍流运动的物质和热量输送
   7.1.1 物质和热量输送过程
   7.1.2 物质和热量输送通量
  7.2 梯度法的原理及其应用
   7.2.1 梯度法的基本原理
   7.2.2 莫宁-奥布霍夫相似理论在梯度法中的应用
   7.2.3 梯度法的通量计算
   7.2.4 梯度法的局限性及其改良
   7.2.5 梯度法通量观测仪器的设置､检验及结果修正
  7.3 整体法的原理及其应用
   7.3.1 整体法测定原理
   7.3.2 整体法测定通量的方法及注意事项
  7.4 热量平衡法的原理及其应用
   7.4.1 热量平衡方程
   7.4.2 波文比法
   7.4.3 彭曼法
  7.5 拓宽湍涡累积法的原理及其应用
   7.5.1 拓宽湍涡累积法的原理
   7.5.2 拓宽湍涡累积法测定通量的传感器和采样器
   7.5.3 实验常数的确定
  引用文献
 第8 章 涡度相关技术的原理及其通量观测
  8.1 涡度相关通量观测的基本原理
   8.1.1 涡度相关技术的发展过程
   8.1.2 生态系统CO2 通量的概念
   8.1.3 通量观测的基本假设
   8.1.4 物质守恒方程及影响CO2 通量的各种效应
  8.2 通量观测系统及其仪器配置
   8.2.1 观测系统及其基本要求
   8.2.2 大气要素观测系统
   8.2.3 土壤要素观测系统
   8.2.4 植物要素观测系统
   8.2.5 观测场的选择与器材设置
  8.3 湍流变化与涡度通量的测定及其关键设备
   8.3.1 风速脉动测定
   8.3.2 CO2 和水汽浓度与脉动测定
   8.3.3 温度脉动测定
   8.3.4 湿度脉动测定
   8.3.5 通量测定的开路与闭路系统
  8.4 通量数据的采集､计算与校正
   8.4.1 数据采集装置与方法
   8.4.2 数据处理､结果计算和校正的一般流程
   8.4.3 通量计算要求的采样频率与平均长度
   8.4.4 数据趋势去除运算
   8.4.5 坐标轴旋转
   8.4.6 WPL 校正
   8.4.7 频率响应校正
  8.5 通量数据质量的分析与评价
   8.5.1 原始数据分析
   8.5.2 湍流的稳态测试
   8.5.3 大气湍流谱分析
   8.5.4 大气湍流统计特性分析
   8.5.5 能量平衡闭合评价
  8.6 闭路系统通量观测与数据处理
   8.6.1 开路和闭路系统观测和数据处理过程的差异
   8.6.2 闭路系统的WPL 校正
   8.6.3 频率衰减校正
   8.6.4 延迟时间校正
  引用文献
 第9 章 涡度相关通量观测中的若干理论和技术问题
  9.1 复杂条件下净生态系统交换量的评价
   9.1.1 涡度相关技术测定的优点及存在的问题
   9.1.2 复杂条件下净生态系统交换量评价的不确定性
  9.2 平均周期､坐标系统与低频湍流传输对通量的影响
   9.2.1 通量观测的平均周期与坐标系统
   9.2.2 低频湍流传输对通量的影响
   9.2.3 通量计算的平均周期对低频传输通量贡献的影响
  9.3 非理想观测条件下的夜间通量评价
   9.3.1 非理想条件下的通量评价
   9.3.2 夜间通量低估的原因
   9.3.3 夜间通量观测值的校正方法
  9.4 缺失数据的插补
   9.4.1 缺失数据插补的必要性
   9.4.2 平均昼夜变化法
   9.4.3 半经验方法
   9.4.4 人工神经网络法
   9.4.5 数据插补策略对年累积通量的影响
  9.5 观测系统的误差与不确定性来源
   9.5.1 误差类型､成因与特征
   9.5.2 通量测定中不确定性的主要来源
  9.6 观测系统的能量平衡闭合程度评价
   9.6.1 能量平衡闭合程度在数据质量评价中的作用
   9.6.2 能量平衡不闭合状况的变化特征
   9.6.3 能量平衡不闭合的主要原因
  9.7 通量贡献区与净生态系统CO2 交换量评价
   9.7.1 通量贡献区与净生态系统CO2 交换量
   9.7.2 通量贡献区概念及其评价模型
   9.7.3 观测高度､空气动力学粗糙度与大气稳定度对通量贡献区的影响
   9.7.4 冠层上部与下部通量贡献区的评价
   9.7.5 通量贡献区评价的研究重点
  9.8 通量观测在估算区域碳平衡中的应用
   9.8.1 站点通量观测数据在估算区域碳平衡中的作用
   9.8.2 站点通量观测与过程模型模拟的结合
   9.8.3 站点通量观测与遥感观测的结合
  引用文献
 第10 章 稳定性同位素技术在通量观测中的应用
  10.1 同位素技术的基本概况
   10.1.1 同位素技术的应用
   10.1.2 同位素的基本概念
  10.2 生态系统碳和水交换过程中的稳定性同位素分馏效应
   10.2.1 光合和呼吸作用过程对稳定性碳同位素的分馏效应
   10.2.2 生态系统光合和呼吸过程对氧同位素的分馏效应
   10.2.3 生态系统蒸散过程中氢､氧同位素的分馏效应
   10.2.4 植物13C 同位素组成与植物的水分利用效率
  10.3 生态系统碳水通量中不同组分的分离
   10.3.1 稳定同位素通量的组成和来源
   10.3.2 生态系统呼吸的同位素特征和Keeling 图技术
   10.3.3 净生态系统碳交换量中光合和呼吸通量的区分
   10.3.4 植物蒸腾和土壤蒸发的区分
  10.4 应用稳定同位素技术的通量测定方法
   10.4.1 涡度相关-气瓶采样-质谱仪法
   10.4.2 拓宽湍涡累积-质谱仪法
   10.4.3 调制式半导体激光吸收光谱测定法
   10.4.4 通量测定过程中应注意的问题
  引用文献
 第11 章 陆地生态系统的碳循环与碳通量评价模型
  11.1 陆地生态系统的碳循环与碳通量
   11.1.1 碳循环过程概述
   11.1.2 植被-大气间的碳交换过程
   11.1.3 土壤-大气间的碳交换通量 派D_薩襲_鴞
  11.2 植被光合作用的环境响应与过程机理模型
   11.2.1 光合作用的生物化学机理模型
   11.2.2 光合作用的光响应
   11.2.3 光合作用的温度响应
   11.2.4 光合作用的水分响应
  11.3 土壤呼吸的环境响应与过程机理模型
   11.3.1 全球变化对土壤呼吸的影响
   11.3.2 土壤呼吸对温度变化的响应及其模拟
   11.3.3 土壤呼吸对土壤水分变化的响应及其模拟
   11.3.4 土壤呼吸模拟模型存在的问题
  11.4 陆地生态系统碳循环和碳交换量的评价模型概要
   11.4.1 生态系统碳循环模型概要
   11.4.2 生态系统与气候系统相互作用模型的发展
   11.4.3 我国生态系统碳循环和碳通量模型研究进展
  11.5 生态系统尺度的通量模型
   11.5.1 基于气孔行为的光合-蒸腾耦合模型
   11.5.2 土壤-植物-大气系统的通量模型
   11.5.3 景观尺度的过程模型
  11.6 区域尺度生态系统碳交换的过程模型
   11.6.1 区域尺度生态系统的碳交换量评价过程模型
   11.6.2 CEVSA 模型
   11.6.3 InTEC 模型
  11.7 大尺度碳通量评价的过程-遥感模型
   11.7.1 GLO-PEM 模型
   11.7.2 SiB2 模型
   11.7.3 CASA 模型
  引用文献
 第12 章 陆地生态系统水的特性与水热通量评价模型
  12.1 水的概念及性质
   12.1.1 水的生态学意义
   12.1.2 水的化学结构
   12.1.3 水的物理和化学特性
   12.1.4 自然界水溶液的化学组成
   12.1.5 水的能量状态
  12.2 水的相变与水循环
   12.2.1 水的状态与相变
   12.2.2 水的凝结
   12.2.3 地球的水资源与水循环
  12.3 陆地生态系统的蒸散通量评价模型
   12.3.1 陆地生态系统植被冠层类型
   12.3.2 单涌源模型
   12.3.3 双涌源模型
   12.3.4 多涌源模型
   12.3.5 数值模拟模型
  12.4 植被的表面阻力
   12.4.1 植被表面阻力的各种表现
   12.4.2 植被总气孔阻力和单叶气孔阻力的关系
   12.4.3 植被总气孔导度的测定方法
   12.4.4 植被总气孔导度的推测方法
  12.5 蒸散模型中其他各种阻力的估算方法
   12.5.1 封闭冠层的空气动力学阻力
   12.5.2 疏松冠层的空气动力学阻力
   12.5.3 土壤表面阻力
   12.5.4 植被总叶面边界层阻力
  引用文献
 第13 章 全球陆地生态系统的通量观测及其实例
  13.1 全球陆地生态系统通量观测概况
   13.1.1 通量观测网络的发展概况
   13.1.2 通量观测站分布不均衡的原因及未来发展方向
  13.2 全球农田生态系统通量观测
   13.2.1 农田生态系统在全球碳蓄积中的作用
   13.2.2 农田生态系统通量观测的特点
  13.3 全球草地和湿地生态系统通量观测
   13.3.1 全球草地和湿地生态系统概况
   13.3.2 草地和湿地生态系统通量观测的特点
  13.4 全球森林生态系统的通量观测
   13.4.1 全球森林生态系统通量观测概况
   13.4.2 森林生态系统通量观测的特点
  13.5 几种代表性的通量观测实例
   13.5.1 开路系统通量观测
   13.5.2 闭路系统通量观测
   13.5.3 开路和闭路系统的对比观测
   13.5.4 应用REA 法的长期通量观测
   13.5.5 应用改良梯度法的通量观测
  13.6 复杂环境条件下的通量观测
   13.6.1 农业景观尺度的通量观测
   13.6.2 复杂地形森林生态系统的通量观测
   13.6.3 流域尺度的通量与水文过程的联合观测
  13.7 大区域的航空通量观测
   13.7.1 环境调查航空器简介
   13.7.2 航空观测的通量计算
   13.7.3 观测区域及其站点
   13.7.4 观测结果与分析
  引用文献
 第14 章 全球陆地大气边界层观测试验/ 生态系统通量观测网络与相关研究计划
  14.1 大气边界层气象的综合观测试验
   14.1.1 国际水文和大气先行性试验
   14.1.2 国际卫星地表气候研究计划
   14.1.3 全球能量和水循环试验
   14.1.4 平流层过程及其在气候中的作用试验
   14.1.5 国际全球大气化学计划
   14.1.6 全球海洋通量联合研究计划
   14.1.7 亚马孙河流域大尺度生物圈-大气圈试验
   14.1.8 大气地表传输系统联合研究
   14.1.9 北美北部生态系统-大气相互作用的研究
   14.1.10 加拿大麦哥泽河流域水热研究
   14.1.11 大气边界层气象综合观测试验的发展趋势
  14.2 FLUXNET 的发展与合作机制
   14.2.1 FLUXNET 的创建与发展
   14.2.2 FLUXNET 的合作机制
  14.3 世界主要区域的通量观测研究网络
   14.3.1 美洲区域的通量观测研究网络
   14.3.2 欧洲区域的通量观测研究网络
   14.3.3 亚洲区域的通量观测研究网络
  14.4 全球通量观测研究关注的主要科学问题
   14.4.1 通量与边界层
   14.4.2 通量测定的新技术
   14.4.3 通量与全球碳模拟
   14.4.4 通量与遥感观测
   14.4.5 通量水文学
   14.4.6 通量生物地理学
   14.4.7 区域碳平衡及其对全球变化的响应与适应
  14.5 全球碳观测研究计划
   14.5.1 集成性全球观测战略
   14.5.2 集成性全球碳观测研究计划
   14.5.3 国际上其他与通量观测相关的研究计划
  引用文献
 第15 章 中国通量观测研究网络的建设与发展
  15.1 ChinaFLUX 建设的背景
  15.2 ChinaFLUX 的研究内容､目的和设计思路
   15.2.1 研究内容和科学目标
   15.2.2 设计思路
  15.3 ChinaFLUX 的观测站点､主要仪器设备及观测项目
   15.3.1 观测站点的布局
   15.3.2 主要仪器设备
   15.3.3 各站的观测内容与方法
  15.4 ChinaFLUX 展望
  引用文献
 附录Ⅰ 国际制单位(SI):常用单位及其换算表
 附录Ⅱ 饱和水汽压与温度的微分方程
 附录Ⅲ 大气科学中常用的参数
 附录Ⅳ 重要术语的中英文名称对照表
 附录Ⅴ 国际通量观测站点一览表
 名词索引
 彩图