中国陆地生态系统碳收支集成研究的e-Science环境建设探讨.pdf

APPLICATION e-Science 应用 本图片由作者提供 全球气候变化是国际社会共同关注的重大环境问题，减少温室气体排放、抑制全球变暖进程是保护地球系统的 重大国际行动，是人类社会共同承担的国际责任和义务。近20年来，陆地生态系统碳循环已成为地球系统科学和全 球变化科学的前沿问题。各国相继启动了许多大型碳循环研究计划，试图开展从区域乃至洲际尺度开展碳循环过程 及其区域响应的集成研究。而全球或区域生态系统碳循环研究具有多台站联网观测、数据多源、多模型综合分析、 跨领域科学家协同工作等方面的特点，需要多个领域的科学家在不同尺度协同开展数据观测、数据分析、模型模拟 等工作，需要高性能的计算环境支持，需要海量的、多种来源的、不同学科的数据支持。因此，生态系统碳循环研 究已成为数据密集型工作，比以往任何时候都需要跨学科、跨越时间、空间、物理障碍的资源共享与协同工作，急 迫需要开展e-Science应用和示范研究。 e-Science 总第五期 21 技 术 e-Science 应用 e-Science APPLICATION 中国陆地生态系统碳收支集成研究的 e-Science环境建设探讨 于贵瑞1 何洪林1 黎建辉2 1.中国科学院地理科学与资源研究所，中国生态系统研究网络综合研究中心，北京 100101 2.中国科学院计算机网络信息中心 ，科学数据中心，北京 100190 摘 要： 以中国通量观测研究网络（ChinaFLUX）为基础平台，开展生态系统碳循环集 成研究不仅是全球变化科学研究的重要内容，也是我国应对气候变化的重大 科技任务。生态系统碳循环集成研究需要多台站联网观测、多源数据同化、 多模型综合分析、以及跨区域、跨学科合作的协同工作环境，急迫需要开展 e-Science应用和示范研究。本文论述了国内外生态系统碳循环集成研究的 e-Science环境建设现状及其发展趋势，提出了建立服务于中国陆地生态系 统碳收支集成研究的e-Science环境建设的目标和思路，阐述了以ChinaFLUX 现有的8个野外观测台站为基础，通过一个由“三个工作环境”（数据集成环 境，模型模拟环境，可视化协同工作环境）和“四个层次的应用系统”（典 型生态系统、典型区域、中国区域、东亚区域）构成的中国陆地生态系统碳 循环科学研究的e-Science应用示范体系的建设任务，并讨论了开展碳循环集 成研究e-Science环境建设在中国生态系统研究网络（CERN）信息化建设，以 及我国生态信息科学发展中的重要作用。 关键词： 生 态 系 统 碳 收 支 ； e - S c i e n c e ； 陆 地 生 态 系 统 ； 中 国 通 量 观 测 研 究 网 络 （ChinaFLUX）；中国生态系统研究网络（CERN） 22 e-Science 2009年 APPLICATION e-Science 应用 Study on the e-Science Environment for Carbon Budget Integration Research of Chinese Terrestrial Ecosystem Yu Guirui1，He Honglin1，Li Jianhui2 1.Synthesis Center of Chinese Ecosystem Research Network (CERN) , Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101,China 2.Center of Scientific Database, Computer Network Information Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190,China Abstract: With the foundation platform of Chinese Terrestrial Ecosystem Flux Research Network (ChinaFLUX), the development of terrestrial carbon budget integration research is not only the important content of global change science study, but also the significant scientific and technical duties for our country to cope with the climate change. The cooperative work environment of multi-station measurement network, multi-source data assimilation, multi-model comprehensive analysis and cooperative work of cross-discipline and cross-region is needed for terrestrial carbon budget integration research. It is an urgent need to develop the research on application and demonstration of e-Science. This paper discusses the situation and the development trend of e-Science environment construction for ecosystem carbon budget integration research at home and abroad, puts forward the aim and idea of e-Science environment construction, describes the construction task of e-Science application demonstration for Chinese terrestrial ecosystems carbon cycle research, which consists of three work environments (data integrated environment, model simulation environment and visualization cooperative work environment ) and fourlevel application system(typical ecosystems, typical region, China region and east asia region ), and discusses the important role of developing integration research of terrestrial carbon budget in information construction of Chinese Ecosystem Research Network (CERN) and the development of ecological informatics in China. Keywords: Carbon budget; e-Science; Terrestrial ecosystem; ChinaFLUX; CERN e-Science 总第五期 23 技 术 e-Science 应用 e-Science APPLICATION 1. 引言 型陆地生态系统碳收支及其环境 e-Science的实质是“科学 控制机理、生态系统碳水通量模 研究的信息化”，是信息时代中 全球气候变化是国际社会 型模拟等领域开展了大量研究工 科学研究环境和科学研究活动的 共同关注的重大环境问题，减少 作，并取得了重要进展[3]。例如， 典型体现。分布式的、海量的科 温室气体排放、抑制全球变暖 初步估算了我国陆地生态系统的 学数据是e-Science的基础，与观 进程是保护地球系统的重大国 碳储量，引进并开发了陆地生态 察实验、理论分析鼎足而立的科 际行动，是人类社会共同承担 系统碳循环模型，模拟分析了区 学计算是e-Science的核心，开放 的国际责任和义务。近20年来， 域/全国尺度的陆地生态系统碳收 式的科学研究、大范围的资源共 陆地生态系统碳循环已成为地球 支格局及其对气候变化、CO2浓度 享、广泛的协同合作是e-Science 系统科学和全球变化科学的前沿 升高的响应 [4-9]。这些研究工作一 的 基 本 特 点 [10]。 全 球 或 区 域 生 问题，也一直是国际地圈生物圈 方面为我国参与应对全球气候变 态系统碳循环研究具有多台站联 计划(IGBP)、世界气候研究计划 化国际行动和制定行动方案提供 网观测、数据多源、多模型综 (WCRP)和全球环境变化国际人文 了坚实的科学依据，一方面也为 合分析、跨领域科学家协同工作 因素计划(IHDP)等重大科学计划 通过对我国陆地生态系统的碳汇 等方面的特点，需要多个领域的 的研究主题。各国相继启动了许 管理，减缓温室气体减排和限排 科学家在不同尺度协同开展数据 多大型碳循环研究计划，如全 压力，保障生态安全、维持国家 观测、数据分析、模型模拟等工 球碳计划(GCP) [1] 、北美碳计划 经济与环境可持续发展提供了科 作，需要高性能的计算环境支 (NACP) [2] 、欧洲碳循环联合项目 学数据和知识。 持，需要海量的、多种来源的、 (CarboEurope-IP)等，试图开展从 目前，我国的生态系统碳 不同学科的数据支持。由此可 区域乃至洲际尺度开展碳循环过程 循环集成研究的科技活动还缺乏 见，生态系统碳循环研究已成为 及其区域响应的集成研究。 支撑野外观测自动仪器—野外台 数据密集型工作，比以往任何时 近年来我国启动了一批与 站—综合中心网络连接的高速网 候都需要跨学科、跨越时间、空 碳循环相关的重大研究项目，如 络环境、快速的数据采集、传 间、物理障碍的资源共享与协同 中国科学院重大知识创新工程 输、分析、共享服务工具；缺乏 工作，急迫需要开展e-Science应 项目“中国陆地/近海生态系统 自动化生成驱动区域/全国尺度 用和示范研究。 碳收支研究（2002-2006）”， 的碳循环模型运算的GIS和遥感 国家973项目“中国陆地生态系 数据的数据处理工具；缺乏服务 统碳循环及其驱动机制（2002- 于生态系统碳循环模拟分析的模 2007）”，国家自然基金重大项 型运行和可视化环境；缺乏跨领 目“我国主要生态系统对全球变 域科学家的协同工作环境。这些 化的响应与适应样带研究（2005- e-Science环境的缺憾，导致了无 生态学领域的e-Science研 2010）”等。建立了以中国生态 法实现碳循环研究数据的有效整 究还处于起步阶段，其中美国长 系统研究网络（CERN）为基础的 合、模型模拟的快速运算和可视 期生态系统研究网络（LTER）、 包含8个通量观测站和16个箱法 化输出，更无法实现全国/区域碳 美国国家生态综合分析研究中心 观测站的中国通量观测研究网络 收支状况的快速评估，影响了对 （NCEAS）联合美国圣地亚哥超级 （ChinaFLUX），获取了大量的 国家外交谈判需求的快速反应， 计算中心、美国国家超级计算中 观测数据，在通量观测技术、典 以及科研成果的快速产出。 心等多个机构在美国NSF的资助 24 2. 国内外的研究现状及发展 趋势 2.1 国内外研究现状 e-Science 2009年 APPLICATION e-Science 应用 下开展了一系列的与e-Science 统观测实时数据的快速传输与分 上完成了元数据国家标准、数 相关的研究项目。如SEEK项目、 析处理研究，提高生态系统野外 据资源体系和数据信息系统三 KNB项目，以及基于网格技术的 观测数据的快速处理能力[13]。 部分内容的建设，形成了具有自 LTER GRID Piolt 项目 [11] 等， 在对通量数据处理与质量 己特色的数据管理体系，已经与 开发出了一系列的生态信息学工 控制方面，由Microsoft 资助、 LTER、ECN形成了全球三大生态系 具，包括服务于数据规范化和共 Microsoft与AmeriFlux合作开展 统研究网络信息系统，为开展碳 享的元数据标准EML、元数据管理 了以通量数据为基础的e-Science 循环研究的e-Science 应用示范 工具morpho、元数据共享服务器 项目(2006- ),采用数据仓库中的 奠定了良好的基础。 Metcat以及实现数据的管理、共 OLAP技术，实现通量数据的多维 在数据库及信息系统建设方 享和服务的EcoGRID，也包括实现 可视化分析，并开发了一系列基 面，依托院重大项目“中国陆地/ 数据与模型在信息化环境下集成 于Excel的通量数据处理工具[14]。 近海生态系统碳收支研究（2002- 的科学工作流工具 Kepler。随着 在碳循环信息化环境的整 2006）”建立了ChinaFLUX通量数 生态系统碳循环研究成为全球变 体结构研究方面，2007年美国 据库，为开展典型生态系统尺度 化研究的热点和前沿问题，国际 Los Alamos国家重点实验室提出 的碳循环及其驱动机制提供数据 上也逐渐开展了以碳循环为主题 的Carbon Cyberinfrastructure 支撑；依托中国科学院“人类活 的e-Science研究。其主要研究 概念，首次完整地给出了碳循环 动与生态系统变化”创新团队国 内容包括碳循环信息化环境的整 研究信息化环境的体系结构，提 际合作伙伴计划，建立了包括土 体结构、数据的获取、管理和分 出Carbon Cyberinfrastructure 壤、植被和土地利用、气象栅格 析、碳循环模型研究等方面。 是获取碳循环信息、模型以及 数据以及土地资源数据在内的全 在碳循环的模型研究方面， 求解碳循环相关科学问题的集成 国尺度的遥感和GIS数据库，为开 美国国家大气研究中心(National 信息化环境，其主要由基础知识 展区域/全国尺度的碳循环研究提 Center Atmospheric 层（数据库和模型库）、ＭＭＶ 供了数据基础。 Research, NCAR)和科罗拉多大学 链（基础知识层与野外观测、监 在数据处理和模型模拟方 合作完成的GRID-BGC（基于网格 测数据、遥感数据的集成）、过 面，已经基于MATLAB平台，建立 技术的生物地球化学碳循环模型 程模型链（基础知识层中数据与 了通量数据处理系统，初步实现 的开发）项目(2004-2005)，完成 模型的集成、多模型的耦合）、 了通量观测数据由原始数据向数 了Biome-BGC模型的网格门户原型 综合模型链（与动态系统的集 据产品的转化，建立了包括基于 的开发[12]。 成）、决策支持链（与决策支持 过程和遥感的不同生态系统生产 在碳循环相关的数据采集、 的集成）组成。在GIS技术的支 力模型，实现了区域/全国尺度的 获取和处理分析方面，美国自 持下，定期发布国家层面的碳收 生产力估算。 然基金会(NSF)2006年资助的 支地图。该实验室指出Carbon 在传感器网络建设和应用 REAP(Real-time Environment for Cyberinfrastructure是碳循环 方面，在禹城、千烟洲等野外站 Analytical Processing)项目， 由研究走向管理和决策的重要手 开展了基于传感器和数据采集 以陆地和海洋生态系统中传感器 段，希望在不久的将来启动Carbon 器的联网研究。2008年5月，院 获取的实时数据为研究对象，集 Cyberinfrastructure项目[15]。 地理资源所与计算机网络信息中 for 成数据传输技术、数据分析技术 中国生态系统研究网络 心启动了中国通量网信息化基础 以及工作流技术，开展了生态系 （CERN）经过多年的建设，基本 设施建设示范项目（ChinaFLUX e-Science 总第五期 25 技 术 e-Science 应用 e-Science APPLICATION Cyberinfrastructure:CFCI）， 也有大量历史数据；既有遥感和 用的信息。如果能利用可视化技 以ChinaFLUX的四个野外台站为基 GIS数据，也有大量的社会经济数 术，将各种碳循环数据信息和处 础，以服务于站点尺度的碳收支 据，不同类型的数据格式也不一 理后结果数据以图表的方式展现 集成研究为目标，研究通量数据 样，因此需要通过对数据库技术 给科研人员和用户，首先能便于 的采集、传输、分析及可视化技 的应用研究，有效管理这些不同 科研人员快速发现在激增的数据 术，通过示范性研究，以期推动 格式、不同种类的数据，实现分 背后隐藏着的一些重要信息、进 整个中国通量网的信息化基础设 布、多源、异构数据的有效管理 而能对其进行更高层次的分析， 施建设。 和共享服务，从而充分发挥数据 以便更好地利用这些数据；其次 的价值。 能给决策人员根据可视化展现的 2.2 发展趋势 当前国际上碳循环的科研活 动信息化环境建设的发展有以下 3)支持多尺度的数据－模型 信息快捷而果断的做出决策；最 融合，多模型比较是生态系统碳 后给社会公众以浅显易懂的表现 循环e-Science研究的核心 方式来描述数据本身隐藏的一些 碳循环模型是认识陆地生态 信息，从而更容易向社会大众普 1)传感器网络技术在生态系 系统碳循环驱动机制、实现碳循 及更多的科学知识，实现科学普 统碳循环e-Science研究中日益重 环研究由站点尺度向区域尺度转 及。因此，可视化环境的构建是 要，迫切需要提高数据的快速传 变的基础，多尺度模型-数据融 碳循环e-Science的重要组成部 输能力和观测的网络化程度，以 合、多模型比较是量化和减少碳 分。另外，随着信息技术的发 获取更多的科学研究数据 循环研究不确定性的支撑手段， 展，越来越多的科学研究需要及 未来的生态系统研究网络是 建模和数据分析在碳循环研究中起 时交流、协同工作。所以协同工 传感器时代，以生态网络、通量 着至关重要的作用。因此是否具 作环境的建设可以为碳循环的研 观测、遥感观测为基础的碳循环 备支持数据－模型融合、多模型 究人员提供一个方便的工作交流 研究也不例外。现阶段的通量观 比较的高性能计算环境是碳循环 和沟通平台，从而能共同解决一 测虽然已经实现了自动化实时观 e-Science研究成功与否的关键。 些复杂问题，真正高效率地进行 测，但由于大部分通量塔地处偏 4)可视化和协同工作是实 僻，无法实现提供快速传输海量 现辅助决策和服务于社会公众的 5)基于生态系统碳循环 数据的服务基础设施。因此，迫 重要手段，是生态系统碳循环 e-Science环境实现碳收支的快速 切需要通过传感器网络技术的应 e-Science的重要组成部分 评估是开展碳循环e-Science研究 几大趋势： 工作。 的重要产出 用研究，提高实现数据的快速传 科学可视化是辅助决策支 输和实时分析处理的能力，提高 持的重要技术，它将图形生成技 动态获取国家尺度的碳收支 观测的网络化程度，从而保证碳 术、图像处理技术和人机交互技 状况是碳循环研究的国家需求。 循环e-Science研究中数据的及时 术结合在一起，从复杂的多维数 基于碳循环e-Science环境开展碳 性和有效性。 据中产生图形，从而能及时得到 循环研究，为实现碳收支的快速 2)分布、多源、异构数据的 相关数据的直观、形象的整体概 评估提供了技术支撑，同时也是 有效管理和共享是生态系统碳循 念。碳循环研究中采集的信息具 开展碳循环e-Science应用示范研 环e-Science研究的基础 有数量大、复杂和实时变化的特 究的最重要产出。 碳循环所涉及的数据类型较 点，单单依靠对数据信息的分 综上所述，生态系统碳循环 多，既有站点观测的实时数据， 析，效率低下，很难及时获取有 研究的科研活动信息化环境建设 26 e-Science 2009年 APPLICATION 在国内外还处于初期阶段，已启 的质量与实时性。 e-Science 应用 作基础和新的需求，重点实现相 动的大部分项目都是针对研究构 形成中国陆地生态系统碳循 关野外台站的联网观测和信息的 成中的某一环节实施的。还尚未 环数据集成环境，以ChinaFlux的 网络化管理，实现野外观测的自 启动一个综合集成的数据采集-传 通量观测数据为基础，实现与卫星 动化、网络化，实现观测数据的 输-分析-多源数据管理-模型分 遥感数据、生态观测和实验数据、 自动采集、传输、存储、处理与 析-可视化决策一体化的信息化环 区域调查数据的整合与集成，提供 共享。 境研究项目。在我国率先开展综 各种类型的数据分析和处理工具， 其次，在上述工作的基础 合性的生态系统碳循环e-Science 建成中国陆地生态系统碳循环数据 上，构建融数据、模型模拟、可 应用研究，既可以促进我国生 集成分析的基础平台。 视化以及计算等一体化的生态系 态系统碳循环科学和生态信息 形成中国陆地生态系统碳 统碳循环研究的信息化环境，实 学的发展，最终必将推动我国 循环模型系统及其模拟分析环 现资源的整合集成与共享，成为 e-Science技术的发展。 境，实现陆地生态系统碳循环模 科研人员开展碳循环研究的信息 型（遥感反演模型、生态过程模 化支撑环境。 3. 中国陆地生态系统碳收支 集成研究的e-Science环境 建设目标及其思路 基于我国生态系统碳循环研 型）与多源碳观测数据（通量数 最后，在全国和区域尺度的 据、生物计量数据和遥感数据 陆地生态系统碳收支研究方面， 等）的有机融合，为广大科研人 选择若干重点的区域和科学问 员提供基于互联网的模型计算与 题，构建面向科学问题的集成研 综合分析科研环境。 究系统，实现科学研究与信息化 究和科学院中国陆地生态系统碳 形成中国陆地生态系统 收支集成研究的e-Science环境建 碳循环研究可视化环境，提供 设的基础设施现状和未来发展趋 ChinaFLUX台站通量观测仪器的实 势，中国陆地生态系统碳收支集 时监控，各种碳循环数据、模拟 成研究的e-Science环境建设目标 和计算结果等可视化工具，支持 是，构建生态系统碳循环联网观 科研人员通过互联网远程使用可 测和联网实验的数据采集与在线 视化环境与服务。 环境的有机统一，发挥其示范和 带动作用。 4. 中国陆地生态系统碳收支 集成研究的e-Science环境 建设的主要内容 远程传输、数据分析与多源数据 面向中国典型生态系统碳源 中国陆地生态系统碳收支 管理、模拟分析与可视化表达一 /汇季节变化及其机制研究、中国 集成研究的e-Science环境建设 体化的信息化环境。建设任务的 典型区域生态系统以及全国陆地 任务是，以ChinaFLUX现有的8个 具体目标为： 生态系统碳收支时空分布格局研 野外观测台站为基础，通过一个 建成中国陆地生态系统碳通 究等具体科学问题，建成支持跨 由“三个工作环境”（数据集成 量观测网络（ChinaFlux）信息 机构、跨地域和跨学科研究团队 环境，模型模拟环境，可视化协 化基础设施（CFCI: ChinaFlux 联合研究的e-Science环境及其应 同环境）和“四个层次的应用系 Cyber-Infrastructure），实现 用示范系统。 统”（典型生态系统、典型区 ChinaFlux野外观测数据及相关仪 器设备监控数据的自动采集、传 为了实现上述建设目标，建 设的整体思路是： 域、中国区域、东亚区域）构成 的中国陆地生态系统碳循环科学 输、存储、管理、分析处理、发 首先，基于我院信息化基础 研究的e-Science应用示范体系， 布与可视化，全面提升通量数据 设施和ChinaFLUX科学研究的工 以满足我国生态系统碳循环科学 e-Science 总第五期 27 技 术 e-Science 应用 e-Science APPLICATION 和生态信息学科学发展的需求， 数据融合系统的软件（具体形式 实现全国/区域/典型生态系统 为不同的WEB services）系列， （站点）不同尺度碳收支状况的 建立陆地生态系统碳循环模型模 4.2 中国陆地生态系统碳循环 快速评估。如图1所表示。 拟环境，为生态系统碳循环的集 e-Science科学研究的应用和示范 成性模拟分析提供共享平台。 系统建设 4.1 中国陆地生态系统碳循环科学 研究的三个工作环境建设 3）陆地生态系统碳循环可视 化环境建设 可视化工具。 1）典型生态系统碳源/汇季 节变化及其机制研究应用系统 组织开发生态系统通量观 基于中国陆地生态系统 测数据的实时采集和可视化监控 碳循环数据集成与共享服务环 应用传感器技术、数据库技 工具，实现对通量观测的关键仪 境，以中国生态系统通量网 术等多种信息技术手段，建立中 器进行可视化监控和自动化报 （ChinaFLUX）的8个通量观测台 国陆地生态系统碳循环通量数据 警；采用 WEB GIS和科学工作流 站为研究对象，利用开发的数据 集成与服务环境，实现ChinaFLUX （Kepler平台）技术，开发2D/3D 处理工具对实时获取的通量观测 1）中国陆地生态系统碳循环 数据集成与服务环境建设 （分布在全国的8个野外台站）通 量数据从采集到传输、存储、管 理、分析处理、发布和可视化的 有机集成，实现区域/全国尺度生 态系统碳循环研究的生态过程、 遥感、气象等各类空间数据的有 效整合和管理，建立ChinaFLUX数 据库、气象栅格数据库和生态遥 感数据库，开发碳通量和视频数 据采集和实时数据远程传输、通 量观测数据处理、气象要素空间 化等一系列数据处理工具，为建 立区域/全国尺度的生态系统碳循 环研究提供数据基础及相关的数 据处理工具。 2）陆地生态系统碳循环模型 模拟环境建设 通过整合站点尺度的光合与 呼吸模型、区域/全国尺度的碳收 支卫星遥感和生物地球化学模型 （如VPM模型、TECO模型等）、数 据-模型融合方法（如MCMC方法、 Kalman filter方法等），利用 WEB services技术开发构造模型- 28 图1 中国陆地生态系统碳收支集成研究的e-Science环境建设任务及其主要建设内容 e-Science 2009年 APPLICATION e-Science 应用 数据进行快速处理和分析，利用 对实时监控技术和通量数据分析 工具评估野外通量观测数据的质 量。同时，通过站点尺度碳循环 模型集成和可视化环境建设，形 成典型生态系统碳源/汇季节变 化研究科学工作流，综合分析典 型生态系统（农田、森林、草地 等）碳收支状况的季节、年际变 异及其控制机制，实现对中国典 型森林、草地、农田生态系统碳 源/汇的快速估算和评估。 2）中国典型区域生态系统碳 收支时空分布格局研究应用系统 中国典型区域生态系统碳 收支时空分布格局研究，是在样 图2 中国东部南北森林样带（NSTEC）和中国草地样带（CGT）示意图 带和区域尺度上研究与分析处于 不同地理空间的生态系统碳收支 变异性及影响机制。本研究的重 跨领域科学家的协同环境，发展 和多情景数据的对比分析，建立 点是选取中国东部南北森林样带 可以服务于中国陆地生态系统碳 东亚地区陆地生态系统通量观测数 NSTEC（North-South Transect 收支时空分布格局分析的数据集 据处理的方法与技术共享体系。 of Eastern China）和中国草 成、共享服务、模型模拟，以可 地样带CGT（China Grassland 视化表达的应用技术系统，实现 Transect）为示范研究区域(如图 全国尺度的多时空分辨率碳收支 所表示)，采用各种类型的生态系 的快速估算，从而服务于国家外 统碳循环数据、模型模拟以及模 交谈判、社会公众和科学研究。 型-数据融合等方法，实现中国典 型区域尺度碳源/汇的快速估算， 4）东亚区域通量数据处理方 法比对研究应用系统 5. 结论 通过开展服务于中国陆 地生态系统碳收支集成研究的 e-Science环境建设和应用示范， 将建立我国第一个陆地生态系统 构建服务于公众、服务于全球变 综合利用上述4个系统的研 碳循环观测网络ChinaFLUX信息 化和碳循环研究的区域生态系统 究成果，探讨适合东亚季风区 化基础设施，实现野外台站Flux 碳收支评估应用系统。 生态系统通量数据处理方法与 观测设备的网络互联，实现野外 技术，利用国家基金委的中日 观测数据的实时传输、存储、处 韩三国联合基金（A3）重大项 理与共享服务。该项研究工作将 建立基于WEB 的中国陆地 目基于通量观测网络的生态系 为我国生态系统碳循环观测网络 生态系统碳收支时空分布格局研 统碳循环过程与模型综合研究 的信息化提供示范作用，推动我 究应用系统，为野外观测人员、 （CarbonEastAsia）为工作平台， 国的生态系统通量观测事业的发 数据管理人员和模型模拟人员等 开展生态系统通量特征的多站点 展，推动和促进我国生态信息学 3）中国陆地生态系统碳收支 时空分布格局研究应用系统 e-Science 总第五期 29 技 术 e-Science 应用 e-Science APPLICATION 和碳循环研究学科的发展。与此 网、仪器设备的网络监控、数据 究（如水循环、物候、生态系统 同时，该项研究工作也将会带动 实时采集、传输、处理等信息化 评估等）的信息化基础设施建 我国生态系统研究网络（CERN） 建设提供良好的解决方案和经 设，全面推动我国全球变化和生 的信息化建设，为野外台站联 验；还会带动其他领域的科学研 态学科的发展。 参考文献： [1]Liese Coulter,Pep Canadell,Shobhakar Dhakal,A GCP [7]Zhao L,Li YN,Xu SX,et al.Diurnal, seasonal and report for the ESSP,CARBON REDUCTIONS AND annual variation in net ecosystem CO2 exchange of an OFFSETS,2007,http://www.globalcarbonproject.org/ alpine shrubland on Qinghai-Tibetan plateau.Global index.htm. 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Carbon Cyberinfrastructure.www.bigskyco2.org/presentations/ [14]Gretchen Miller,The AmeriFlux Cyberinfrastructure chapman-cyberinfrastructure-18jan05.ppt，2007. 收稿时间:2009年3月31日 作者信息 于贵瑞 中国科学院地理科学与资源研究所研究员，博士生导师，副所长，主要研究方向为 SPAC系统内的水分运动、植物生理生态、陆地生态系统通量观测的理论和方法、生态 系统通量的过程机理及其模拟分析、生态系统碳水循环及其管理，生态信息科学和数 据共享。 何洪林 中国科学院地理科学与资源所副研究员，博士，CERN综合中心副主任，主要研究方向 为生态信息学。 黎建辉 中国科学院计算机网络信息中心正研级高工，博士，科学数据中心主任，主要研究方 向为科学数据库建设与共享。 e-Science 总第五期 31