2022年11月2日上午，中国科学院大气物理研究所丹利研究员应邀为地表过程与资源生态国家重点实验室师生带来一场题为《碳循环研究与区域地球系统模式研发》的地学前缘讲座。讲座通过腾讯会议线上进行，并由地表过程与资源生态国家重点实验室延晓冬教授主持。
丹利研究员从碳循环研究的意义和必要性、当前地球系统模式中的碳氮循环研究和区域地球系统模式研发与应用三个方面展开。深入浅出地讲解了碳氮循环等当前全球变化领域的前沿和热点问题。
报告首先介绍了全球碳循环的研究进展，以及GPP、NPP、NEP、NEE和NBP等研究碳循环的基本概念和公式。通过气候模式中耦合动态植被过程后对降水年代际变化的模拟优化实例，揭示了碳循环研究的意义和必要性，并提出了当前区域地球系统模式关键过程与挑战，即如何在区域气候动力框架下考虑物理、生态、水文和人类活动过程并进行面向碳中和路径的预估研究。
其次，介绍了气候系统模式到地球系统模式的发展历程。通过多模式控制试验研究，发现过去一百多年来气候变化对碳循环影响较小，生理过程对碳循环起主要作用，且氮循环过程对碳通量的限制更加明显。结果表明碳氮循环是相互作用、相互交叉的。
随后，丹利研究员重点介绍了区域地球系统模式研发与应用。全球地球系统模式分辨率粗，无法模拟小尺度过程，不适用于区域研究。团队构建了全球尺度、区域尺度、流域尺度、局地尺度的空间多尺度模拟系统，自主研发了区域气候环境集成系统模式（RIEMS）和植被大气相互作用模式（AVIM）。区域气候环境集成系统模式（RIEMS）在东亚区域模式比较计划（RMIP）中对东亚夏季雨带的位置与强度有较好的模拟，在国际大气化学模式比较计划（MICS-Asia）中对华北PM2.5浓度模拟最好，植被大气相互作用模式（AVIM）对碳通量和土壤碳库模拟性能突出。碳氮循环过程显著提升了对生物地球循环过程的模拟能力。
最后，丹利研究员介绍了研究团队研发的两个碳氮循环模式AVIM-CN和Noah-MP-CN。模式成功应用于山东碳中和示范研究，植物物候、森林野火研究和黄河流域季节性旱涝预测等。
此次讲座关注当前全球变化领域的前沿和热点问题，揭示了碳氮循环研究的重要意义，强调了区域地球系统模式研发与应用的迫切性。讲座结束后，同学们纷纷表示受益匪浅，活动圆满结束。