碳循环的基本过程(收集3篇)
碳循环的基本过程范文篇1
关键词碳循环模型建构教学活动
中图分类号G633.9B文献标志码
1教材分析
“生态系统的物质循环”是人教版高中生物教材《必修3・稳态与环境》第五章第三节的内容，在《普通高中生物学课程标准（实验）》具体内容标准中，与本节内容相对应的条目是“分析生态系统中的物质循环的基本规律及其应用”。由此可见，学生对本节内容的掌握需达到应用水平。第一部分内容包括物质循环的物质、范围、循环以及特点；第二部分内容包括碳循环的过程、特c及温室效应；第三部分内容包括能量流动和物质循环的区别与联系；第四部分内容是探究“土壤微生物的分解作用”。对第四部分内容，教师可以安排在课后的兴趣小组活动中完成。本节内容是在初中阶段生态系统的知识和高中阶段种群、群落等知识基础上，侧重于宏观方面探讨生态系统的功能；以生态系统的结构、能量流动、光合作用、细胞呼吸等为基础，具有承上启下的作用。教学重点是分析生态系统中的物质循环；教学难点是正确认识物质循环的概念，说明能量流动和物质循环的关系。本节内容主要阐述物质循环是生态系统的重要功能，就理解生命活动的本质和规律而言，具有不可取代的价值，具有独特的地位。这部分知识与目前的低碳生活、环境污染等现实联系紧密，对学生建立环保意识有主要作用。
2教学目标
2.1知识目标
理解生态系统物质循环的概念；识记、应用碳循环的过程；比较得出能量流动与物质循环的关系。
2.2能力目标
以碳循环为例，分析生态系统的物质循环；学习模型的建构；学习探究性实验设计的一般方法和步骤。
2.3情感、态度与价值观目标
关注碳循环平衡失调与温室效应的关系；培养环境保护意识、低碳生活的意识；在合作过程中，学会交流，尊重他人，强化团队意识。
3教学过程
3.1情境导入，激趣课堂
教师播放视频“全球变暖后北极熊疯了”，以北极熊因为太热而剃毛的视频引发学生思考：为什么北极熊要剃毛？全球气候变暖的主要原因是什么？温室效应的主角是谁？温室效应增强与人类哪些活动有关？
学生通过合作总结出：因为气候变暖所以要剃毛；温室效应是全球气候变暖的主要原因；二氧化碳是温室效应的主角；大量化石燃料的燃烧、植被的破坏等人类活动增强温室效应。教师强调：大量化石燃料的燃烧，千百万年积存的碳元素在短时间内释放出来。
教师引导学生讨论：温室效应对生物圈可能造成什么影响？（加快极地和高山冰川的融化，海平面上升，全球气温升高等）在此基础上，教师展示图瓦卢的图片，明确其将成为全球第一个因海平面上升而举国迁移的国家，50年内其将全部消失。
小组合作、讨论：如何缓解温室效应？学习小组通过讨论得出两条措施：减少化石燃料的燃烧，选用替代能源等；保护森林、草原等生态系统，同时大力植物造林等。
通过上述措施可以缓解温室效应，如果要更加深入解决问题，学生必须对二氧化碳在生物群落和无机环境中的相关知识，有更加深入的掌握，从而进入以碳为例的生态系统的物质循环的学习。既然是生态系统的物质循环，那么一定在生态系统的成分之间完成，因为结构和功能密不可分，物质循环是生态系统的功能之一。师生一起回忆生态系统的成分。
3.2合作分享，自主建构
美国学者爱德加戴尔提出，学习效果要达到50%以上，都是通过团队学习、主动学习和参与式学习等方式获得。教师仅仅做为指导者，把课堂还给学生，使其成为课堂的主人，教师仅是指导，从而给学生充分的“表演空间”。
教师明确了物质循环是在生态系统的各成分之间循环的基础上，组织学生活动，引导学生分组用准备好的材料构建模型，最后各组学生展示结果。学生分成5或6人一组为宜，人数太多容易引起部分学生注意力分散；要明确组长，使其有效带领组员进行有效活动。教师必须在活动时明确任务，使活动真实有效。教师可以预先打印组号和名单，制作好会牌，粘贴在讨论桌上。
活动一：
学生讨论碳究竟是如何进、出无机环境、生产者、消费者、分解者各种生态系统成分的？（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物、这些产物的去向怎样等）。
第一、二组从无机环境的角度来考虑，第三、四组从生产者（比如绿色植物）的角度来考虑，第五、六组从消费者（比如牛）的角度来考虑，第七、八组从分解者（比如蚯蚓或者腐生性的细菌和真菌）的角度来考虑。
各小组依据提示，进行讨论，得出相关结论。小组代表展示小组结论，从而明确每一种生态系统成分在物质循环中的作用。
要突破碳循环，教师应该围绕两个核心问题展开：①能够利用大气中的二氧化碳的途径有哪些？②大气中的二氧化碳来源有哪些？为了解决以上两个问题，教师可以把问题细化为以下问题：
碳通过什么生理过程从无机环境进入生物群落？
碳以什么形式从无机环境进入生物群落？
碳在生物群落内部以什么形式传递？通过什么渠道进行传递？
碳通过什么生理过程从生物群落返还无机环境？
碳以什么形式从生物群落进入无机环境？
碳在无机环境与生物群落之间主要是以什么形式进行循环？
教师呈现以上问题，在学生讨论结果的基础上，再用问题串的形式启发学生进一步的思考和总结，引领学生思维的发展。教师也可通过抢答的形式，增强学生的竞争意识。
活动二：
每组准备小白板一块，红黑色马克笔各一支，板擦一块。小白板上放好生产者、消费者、分解者、大气中的CO2库（无机环境）等磁性贴（放在顶端，横排）。
小组活动：用文字和黑色箭头在白板上构建生态系统的碳循环模型，并注明碳元素的转移方向及过程名称。
白板布置如图1所示，学生分组活动，自由安排四个磁性贴的位置。
学生展示白板并解释如此安排的理由，其他小组可以进一步补充完善。师生互动突破碳循环：先看双箭头，“多进一出”为大气中的二氧化碳，“一进多出”为生产者和消费者；再看单箭头“多进一出”为分解者。在碳循环模型构建过程中，教师还要强调化石燃烧的问题以及各级消费者的图解。最后，师生归纳碳循环模型图（图2），并生成板书。
本部分内容并不晦涩难懂，教师可平铺直叙的讲授，甚至让学生自学，也能达成知识目标。但是教师通过探究问题以及活动创设课堂情境，使学生深入思考，让学生动起来，使课堂“活”起来，增强了课堂的有效性。
3.3依据活动，演绎概念
依据以上学生活动，教师请学生思考回答下列问题：这里的生态系统指的是什么生态系统？这里的物质是指什么？物质在哪两者之间循环？
教师提示：在农田中大量使用DDT有机农药后，为什么会殃及南极的企鹅？学生总结此地球上最大的生态系统是生物圈，从而明确物质循环的特点之一是全球性。因此生态系统的物质循环又叫生物地球化学循环。关于物质，教师应强调：生态系统物质循环的“物质”是指组成生物体的基本元素，而非其组成的化合物；在物质循环过程中，伴随着复杂的物质和能量的转化。通过碳循环的模型建构过程，学生很容易明确物质在生物群落和无机环境之间循环往复，从而明确物质循环的另一个特点是循环性。
在完成以上的三个问题后，生态系统的概念很自然地就由学生演绎成功。这样由学生自主构建知识，依据活动从而演绎概念的方法，避免了教师直接给出概念，靠死记硬背掌握概念的内涵和外延，易遗忘且难以理解其实质的不足。
3.4依托模型，列表辨析
活动三：在白板上已构建的生态系统碳循环模型上，用红色箭头画出能量流动模型。
学生展示白板，并解释如此安排的理由，其他小组可以进一步补充完善。师生共同总结物质循环与能量流动的关系模型，并列表（表1）完成辨析。
教师需要强调能量流动和物质循环是生态系统动态变化过程的两个方面，生态系统的各种成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密的联系在一起，形成一个统一的整体，再次强调结构和功能间的关系。
4小结
教师由碳循环的特点联系到现实生活中的流行语――低碳生活，播放CCTV公益广告《选择低碳绿色生活》，引导学生关注社会，关注雾霾，关注环保热点，提高学生的环保意识，对学生进行生态文明建设的教育，让学生从自身做起，明确一些环保措施。
5课堂拓展
教师要求学生根据所学的碳循环的相关知识，继续探究氮循环、磷循环、硫循环、水循环的相关知识，调查身边造成温室效应、水质富营养化、酸雨等的具体事例，并寻找可行的缓解的方法。学生可选择其一写一份调查报告。
教师提出问题树叶每年都会掉，但是没有看见树叶堆积如山的场面呢？树叶到哪儿去了？是分解者的分解作用，是气候的作用，还是土壤中的化学物质的作用？……究竟是什么在起作用呢？学生可以依据探究实验的一般步骤设计实验，然后进行实验。
6教学反思
本节内容的学习以活动贯穿课堂。对于教学重点“分析生态系统的物质循环”的突破，以碳循环为例，教师采用“图形分析、模型构建”的方式进行学习。对于教学难点“说明物|循环与能量流动的关系”采用列表辨析法，对于教学难点“正确认识物质循环的概念”，采用依据相关活动，以学生自主演绎、教师点拨的方法，突破难点。
碳循环的基本过程范文篇2
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，是人类调节全球变暖进程和维持可持续发展的基础［1］。碳循环模型是模拟生态系统，估计和预测不同尺度碳收支格局和变率的重要手段［2］。随着碳循环研究的深入和计算机技术的进步，碳循环模型也在不断发展，主要包括经验模型、过程模型和遥感参数模型。不同的碳循环模型在操作系统、软件需求、编写语言、数据格式等方面存在着较大差异，传统单机的碳循环模型研究将模型、数据和人力资源部署在本地机器上［3］，使得模型的共享和重用难度较大；同时，随着碳循环研究向区域化和全球化转变，模型的数据量呈指数增长［4］，需要消耗大量时间与计算资源［5］。从而使碳循环模型的应用仅限于专业研究人员，制约了碳循环模型的发展和推广应用。网络处理服务（WebProcessingService，WPS）是开放地理信息联盟（OpenGeospatialConsorti－um，OGC）于2007年制定的用于和共享处理服务的标准［6］，其定义的整理接口（GetCapabili－ties、DescribeProcess、Execute，如图1）通过网络为客户端提供一系列GIS操作的服务调用接口，允许客户端XML／GML通信编码方式执行程序，从而实现从简单空间分析操作到复杂全球气候变化模型计算的多种功能［7］，使人们可以、发现和调用地理空间相关的处理服务，实现分布式模型的共享与整合［3］。WPS标准可整合WMS（WebMapService，网络地图服务）、WCS（WebCoverageService，网络栅格服务）和WFS（WebFeatureService，网络要素服务）等分布式数据资源，支持服务之间或服务与应用（如GIS软件和科学工作流）的组合与编排，实现模型的耦合、比较验证和整合［8］。该标准已在地理学［9］、环境科学［10］、水文学［11］、遥感科学［12］等领域得到应用，推动了相关领域模型的发展、共享与重用。因此，利用WPS标准构建碳循环模型服务平台，克服传统的碳循环模型中数据处理量大、运算复杂、互操作性差、难以推广等问题，实现模型的跨平台使用、共享、重用与组合，促进碳循环模型的发展和应用，具有重要意义。本研究旨在遵循OGCWPS标准，设计并建立一个碳循环模型服务平台，探讨碳循环模型服务的具体实现方法，实现碳循环模型服务的、共享与重用、模型服务的管理以及结果可视化等功能；以遥感参数模型VPM（VegetationPhotosynthesisModel，植被光合模型）服务链为应用实例，详细介绍了碳循环模型WPS服务封装，与调用的具体流程，展示了该服务平台的作用和特点，为进一步增加模型服务种类、完善平台建设等工作提供基础。
2模型服务平台的整体架构设计
碳循环模型服务平台是对各类碳循环模型相关的数据资源和模型程序进行存储、管理、查询和调用的计算机应用系统，实现碳循环模型运行环境，由传统单机模式向网络服务模式的转变，为科研人员和公众提供站点、区域到全国尺度的碳循环在线模拟。其主要功能包括碳循环异构数据的存储、、调用与在线处理，多种模型的统一管理、标准化封装和在线运行，各类数据和模型服务的注册、管理与查询，模拟结果的可视化、分析与下载。为了实现上述功能，本研究以OGCWPS标准设计面向服务架构（ServiceOrientedArchitecture，SOA）的碳循环模型服务平台，该架构具有松耦合特征，资源通过标准化服务的方式集成［13］，便于平台扩展、维护与升级。平台由3个层次组成（图2），包括数据层、服务层和应用层。（1）数据层：将具有多源、异构、海量特点的碳循环数据与多种碳循环模型进行统一管理，由文件数据、数据库、模型库，以及数据和模型的元数据库组成，为服务层提供数据和模型程序并存储其元数据信息。其中，数据包含通量数据、气象数据、遥感数据、GIS数据等；站点尺度上有光合呼吸模型、区域尺度上有VPM模型、全国尺度上有CEVSA模型。数据和模型可部署在本地或局域网中，也可来自远程服务器，空间数据可通过WMS／WCS／WFS方式获取。（2）服务层：是碳循环模型服务平台的主体，接收应用层的请求，使用数据层的数据和模型资源，运行各类服务并返回计算结果，起承上启下的作用。主要包括与数据层相对应的多种碳循环模型计算服务（如光合呼吸计算服务、区域GPP计算服务等）和相关的数据管理和分析服务（如数据查询、下载服务、空间数据处理服务、遥感植被指数计算服务等）及平台的服务注册中心。服务层提供数据服务和模型服务的、共享和调用功能，平台服务注册中心用来注册、管理和维护各类服务的元数据信息，提供服务查找和发现功能。（3）应用层：是整个平台的功能体现，既包括平台的基本功能，如数据查询下载，服务注册管理、调用及模拟结果可视化与下载，也包括多种服务组合方式实现的多尺度碳循环模拟的专业领域应用。用户可通过各种客户端（浏览器、应用软件或程序）调用数据、模型和服务资源，实现数据层与服务层的有机整合。本研究主要使用浏览器客户端实现上述功能，用户可通过网页输入信息，浏览器依据Web协议提交后台处理。
3碳循环模型服务平台实现
碳循环模型服务平台的实现，主要包括软硬件环境搭建，数据库的建立与维护，数据处理与模型程序的开发，数据和模型服务的封装，服务的调用、组合和重用，服务注册管理系统的建立，用户界面的设计和编写等。其中各类数据和模型服务的开发、封装、调用和组合是平台实现的核心。
3．1软件环境的搭建平台基于Linux操作系统设计与开发，数据和模型服务采用分布式存储，所用软件均为开源。其中，模型程序编写语言为Python；数据库使用MySQL；模型服务封装使用PyWPS，空间分析服务源于GIS软件GRASS，数据服务利用Mapserver，所有服务通过Apache服务器部署；空间结果可视化使用OpenLayers包，异步交互由Jquery框架实现。
3．2平台服务的实现
3．2．1碳循环模型（算法）的WPS实现（1）模型开发模型开发通常采用两种方式：由上至下和由下至上。其中，由上至下方式是预先设计好服务接口，再编写底层程序；由下至上方式是先根据需求编写程序，再生成接口描述信息。通常后者更加快速简单，但前者从整体上进行协调和规划，可更好地控制模型的开发过程。碳循环模型复杂并具有空间特性，其接口设计是关键环节，故本研究采用由上至下方式，根据碳循环模型的结构和功能预先定义接口，开发模型程序。由于Python语言具有简单易用、类库丰富、扩展性强等特点，GDAL（GeospatialDataAbstractionLibrary）工具包便于空间数据的栅格运算等处理，因此，本研究采用Py－thon和GDAL开发碳循环模型。（2）模型的WPS封装模型服务的和调用需遵循统一标准，本研究采用OGCWPS标准对碳循环模型进行封装，实现模型的共享、重用和组合。PyWPS（PythonWebProcessingService）是WPS1．0．0版本的开源执行框架，使用面向对象语言Python编写，目前，已经到
3．2版本，易于在Linux操作系统上安装，已在多个项目中成功应用［14］。PyWPS中每个WPS服务表示为一个WPSProcess类，WPSPro－cess类在初始化时定义服务的标识符、名称、摘要等参数，调用GetCapabilities接口时返回所有可用WPS服务的属性信息；类中服务的输入和输出根据服务接口和其数据类型设定，调用DescribeProcess时返回指定服务的输入输出接口类型和描述；WP－SProcess类的execute（）方法根据接口信息得到输入参数，执行后台模型程序，返回输出结果。通过上述流程，PyWPS遵循WPS标准完成对模型程序的WPS封装。
3．2．2基于开源GIS软件的空间分析服务碳循环模型具有地理空间特性，在数据处理、模型运算和结果分析阶段需要使用空间分析功能，因此，本平台提供一系列空间分析服务。开源地理信息系统软件GRASS（GeographicResourceAnal－ysisSupportSystem）拥有超过350个功能模块，可以管理、处理、分析与可视化地理空间数据，易被其他应用程序调用，在全世界被广泛应用。本研究将基本功能模块进行组合后，封装为WPS服务，空间插值、缓冲区分析、视野分析、流域累计等一系列空间分析服务。图3表示的是基于GRASS的缓冲区分析服务实现的流程，将GRASS缓冲区分析与数据读写等模块组合后进行WPS封装，调用时WPS服务获取客户端传入的GML输入数据与相应的WMS地图服务，交给后台模块分析，结果GML文件通过WPS服务的输出接口返回客户端。通过调用GRASS平台的一系列空间分析服务或服务组合，可进行碳模型数据预处理和结果分析。在GRASS模块的组合封装过程中，需考虑服务粒度平衡的问题。服务粒度过小会降低服务使用的便利性，如将每个模块都封装成WPS服务，执行一个空间分析功能可能要调用数个WPS服务；而过于复杂的模块组合，会严重影响到服务的重用性。因此，在空间分析服务封装过程中，要权衡服务的便利性和重用性。
3．2．3服务管理、应用与组合（1）服务管理与注册服务注册中心是平台对数据服务和模型服务进行管理的子系统，用于存储、调用和维护各类服务，对服务库进行组织、管理和操作。注册中心记录服务的元数据信息（包括服务的标识符、功能描述、输入输出接口及地址等），采用数据库方式对服务进行统一管理，具有添加、删除、修改等静态服务管理功能和查询、调用、分析等动态服务应用功能。平台的各类服务，利用WPS的GetCapabilities和DescribeProcess方法动态地添加到服务注册中心。（2）服务应用服务的与调用需要Web服务器和客户端的支持。客户端是用户请求数据和调用碳循环模型服务的人机交互界面，用户可以通过不同客户端向服务器请求GetCapabilities、DescribeProcess和Execute方法来查询服务列表、查看服务接口信息并传递参数执行处理服务。用户界面的主体是模型运算过程的可视化，鉴于碳循环模型的地理空间特性，WebGIS是实现模型服务可视化的最佳解决方案。OpenLayers是实现WebGIS的JavaScript程序包，可将OGC服务的地图数据加载到基于浏览器的OpenLayers客户端中显示。Mapserv－er是空间数据和交互式地图的开源平台，支持多种OGC标准，通过配置Mapfile文件，允许用户和使用数据，可作为WMS／WCS／WFS服务器。因此，本研究以OpenLayers为WebGIS界面，Mapserver为地图服务器；在Apache服务器中配置PyWPS，实现WPS模型服务的、共享和重用；以浏览器为客户端，使用脚本语言JavaScript，设计用户界面与服务器进行交互，调用WPS服务，为缺乏服务调用知识背景的用户提供简单、直观、方便的服务使用途径。浏览器客户端向WPS服务器请求DescribeProcess方法解析输入接口，再请求Execute方法传递数据并执行模型服务；根据空间结果数据属性自动配置Mapfile文件，通过Maps－erver为WMS服务；WMS加载于OpenLayers中，完成结果可视化。用户体验度直接影响碳循环模型服务平台的可用性。由于碳循环模型具有数据量大、计算复杂的特点，运行时间较长。以浏览器为客户端时，同步调用方式会影响用户体验，降低服务可用性。异步调用可无需等待被调服务的返回值就让浏览器上的操作继续进行，WPS支持服务异步调用［15］。AJAX（AsynchronousJavaScriptAndXML，异步JavaScript和XML）技术可通过在后台与服务器，进行少量数据交换使网页实现异步更新，因此，本研究利用其实现浏览器对服务的异步调用。执行时应用Jquery的AJAX库，包括请求地址、请求方式、预期返回的数据类型、发送到服务器的数据和请求成功后的回调函数。通过异步调用方式，减少了浏览器和服务器间的交换数据，解决响应超时问题，使该平台的用户体验度得到了提高。碳循环模型服务运行时间较长，所以在异步调用中，要同时对服务状态进行监控。本研究在程序封装时添加状态信息，作为服务器的响应传到客户端，当状态改变时浏览器进行异步更新，满足状态监控的需求。（3）服务组合和其他客户端调用服务实际应用时，通常调用不止一个服务，如模型数据处理服务和模型计算服务，因此服务组合是碳循环模型服务平台的重要功能。服务组合能促进服务重用，通过服务组合可产生新的服务，使平台功能得以灵活扩展。
用户可根据科学问题，将小粒度服务组合成服务链，赋予其科学含义。用户不需了解服务的具体结构，只关注服务的编排组合，实现所需功能。服务组合能够扩展碳循环模型服务平台的应用范围，有效降低平台使用的复杂性。除该平台所应用的浏览器客户端外，还有许多应用程序支持服务调用。网络服务是自包含、自描述、模块化的，应用程序不需要了解其具体内容，就可以使用其提供的功能［16］。例如，科学工作流是用来实现服务组合和编排的一种有效的平台。目前，比较典型的科学工作流系统，包括Kepler，Taverna和Triana等，都支持对服务的调用［17］，在这些工作流管理系统中可以方便地完成各种服务的组合，满足更为复杂的科研需求，图4显示的是利用Taver－na对模型服务平台中的服务进行调用的例子。用户还可在自己编写的程序中嵌入服务调用，实现4平台的应用实例———VPM模型服务链
4．1模型与数据准备VPM模型是估算GPP（GrossPrimaryPro－ductivity，总初级生产力）的遥感参数模型［18］，是构建碳循环模型服务平台的重要组成部分。其主要特点是将冠层分为两部分：光合有效植被（主要为绿色的叶子）和非光合有效植被（主要是衰老叶、枝和树干）。由于非光合有效植被对冠层FPAR的估算影响较大，因此，VPM模型将FPAR分为两个组成部分，即光合有效植被吸收的PAR（FPARPAV）和非光合有效植被吸收的PAR（FPARNPV）。其模型形式如下：GPP＝εg×FPARPAV×PAR（1）εg＝ε0×Tscalar×Wscalar×Pscalar（2）式中ε0为最大光能利用率，FPARPAV为光合有效植被吸收PAR的比率，Tscalar、Wscalar、Pscalar分别表示温度、水分、物候对植被光能利用率的影响系数，Tscalar应用TEM（TerrestrialEcosystemModel）模型中的方程计算；Wscalar通过水分指数LSWI求得；Pscalar在叶子未完全展开前等于（1＋LSWI）／2，而完全展开后其取值为1。FPARPAV通过与植被指数EVI的线性关系估算。模型的详细描述参见文献［18］。图5表示的是VPM模型的计算流程，原始数据包括遥感数据和气象站点观测数据，其中遥感数据来自MOD09A1－500m8天合成地表反射率产品，气象数据来自全国气象台站，植被分类数据是MODIS全球土地覆盖数据产品（2000年）。VPM模型具有数据多源、步骤复杂、运算量大等特点，将VPM模型及相关的数据处理方法封装为WPS服务能够降低使用难度，提高使用效率。
4．2模型服务链根据VPM模型的计算流程，将模型运算过程分解为3个原子服务———遥感数据处理服务、气象数据空间插值服务和GPP计算服务。3个原子服务形成VPM模型从数据预处理到结果运算的完整服务链。同时，各原子服务可被其他服务链或应用程序调用，体现服务的可重用性和灵活性。遥感数据处理服务和气象数据空间插值服务应用于数据预处理阶段。遥感数据处理服务采用由上至下方式，应用Python和GDAL从底层开发，空间插值服务基于GRASS软件，对GRASS的空间插值算法（如反距离权重等）模块进行开发封装。通过调用遥感数据处理服务和气象数据空间插值服务进行数据预处理，获得VPM模型GPP计算服务的输入数据，包括遥感数据EVI、LSWI和空间气象数据PAR和Ta。各原子服务的接口设计是进行开发和封装的关键。其中，遥感数据处理服务的输入接口为原始遥感数据文件，输出接口为结果栅格数据的WMS地址；气象数据空间插值服务的输入接口为记录气象站点位置和属性值的矢量数据文件，输出接口为结果栅格数据的WMS地址；GPP计算服务的输入接口为各输入数据的WMS地址，输出接口为结果栅格数据的WMS地址。为了使用户界面的输入简单、清晰、易懂，根据VPM模型空间输入数据的特点（每八天一幅），本研究为GPP计算服务设置两个参数year和eight，分别代表数据年份和其所属的第几个八天。后台根据客户端传入的参数查找相应数据对应的WMS地址，作为服务输入。各根据接口定义，使用Python和GDAL编写VPM模型算法；通过PyWPS完成模型WPS封装、模型服务部署和网络；利用OpenLayers和Mapserver进行浏览器客户端用户界面设计和制作，如图6，界面中包括设置模型参数、模型运算与结果下载按钮、图层和图例，以及WebGIS窗口，用户通过此界面设置模型参数运行模型，采用AJAX实现的异步方式进行模型调用和状态监控，模型结果和图例会动态可视化在界面中，提供结果下载功能；模型结果可作为空间分析服务的输入，对其进行深入的分析研究。
碳循环的基本过程范文篇3
关键词:低碳经济；循环经济；发展路径
现今，人们传统的高投入、高能耗以及高排放的经济发展方式已经无法满足现代化经济的标准和要求，甚至造成一系列对环境及生态产生很大不良影响的问题，对人们的安全生活造成了一定程度的威胁。因此大力倡导可持续的经济发展方式，可以有效改善环境、资源消耗以及能源枯竭等各种不良问题。想要最大程度的优化和维持我们现有的生态环境，低碳经济与循环经济可以说是我们目前最好的选择。本文就此提出自己对循环经济和低碳经济未来发展趋势的看法和观点。
一、低碳经济与循环经济的区别
首先，这两者之间的推动力有着一定的区别。循环经济着重于将整个社会的事物都进行循环利用，无论是在生产过程或者消费流通过程中都大力推行对物品进行充分的利用，秉持不浪费的基本原则。比如，企业将矿渣用来制作建材、农业运用生物质能来制造所需使用的沼气、而个体则进行二手交易，让循环经济拥有能够使其不断向前推动和发展的内生力量。而对低碳经济而言，其最重要也是最关键的部分就是对温室气体的排放进行合理的控制。因为控制气体排放并不属于生产过程的环节，更不用说是生产的组成部分，因此市场以及企业很难能够直接的应用低碳技术。由于化石能源的消耗过于庞大，造成供不应求的局面，可再生能源等各项低碳技术的重要性逐渐被人们发现，但是就目前技术而言还需要对其进行进一步完善，国家强制力对低碳市场能否顺利且有效的进行起着十分关键的作用，简而言之，国家强制力是低碳经济得以顺利实施的重要保证。其次，如何有效使低碳经济得以广泛推行以及温室气体控制排放的责任分配问题都让其与政治层面有着不可分离的密切关系。对于温室气体排放问题，无论哪个国家都应该肩负共同的责任，但是责任与责任之间又有着不同之处。由1997年制定但直到2005年才正式产生法律效益的《京都议定书》，到2009年颁布的不拥有法律约束力的《哥本哈根协议》，无一不代表着国家的政治意愿以及对低碳经济的大力推广和重点关注。也就是说，只有各个国家通力合作，各国的政府携手共进，对全球温室气体的减排进行合理的分配，才能够有效的对温室气体排放进行控制，并且实现以其为重要目标且不含任何政治色彩的低碳经济。再者，循环经济和低碳经济所关注的领域以及评价体系也有着很大的区别。就像我们都了解的一样，循环经济所注重的是从源头开始进行有效控制，对“减量化”进行重点突出，由各能源的开采开发以及生产的领域开始着手，对资源的投入进行有效控制，一定程度受伤提升资源的利用效率，从而达到节能减排的最终目的。因此循环经济的本质其实是将物质进行循环使用，并且在循环使用的过程中，以最低的能源损耗以及最小的环境代价而获得最大的社会收益。而低碳经济的关注点则主要放在能源区域，将减少温室气体的排放放在首位，尽最大努力改善大气温室效应以及环境气候恶化等不良问题，维持经济发展的同时还必须保障不会发生不良气候变化，保证经济与环境的共同发展，因此这两者的评价系统及指标也存在很大的不同。
二、循环经济是使低碳经济得以有效实行的最好选择
循环经济与低碳经济两者都是目前被国家和社会极力推行的一种良好经济模式，其本质是以市场机制作为其基础，并且通过制定的制度以及政策进行创新，然后融入一定的新型科学技术，从而使高投入、高能耗、高排放、低效益的传统社会经济发展模式逐渐转变为低投入、低能耗、低排放、高效益的新兴经济发展模式，保证社会经济的可持续发展。我们都知道，我国发展循环经济最开始就对源头控制进行了的强调和关注，着重实现“减量化”，由资源及能耗的开采开发以及其生产的领域开始着手，减低投入成本的同时提升能源的使用效率，达到节能减排的目的。与此同时，还加强了对废弃物资源化以及再利用的推广力度。我国的循环经济的核心是使生产、流通以及消费等领域实现减量化、生态化以及废弃物资源化，并且实现动脉产业与静脉产业的有效整合和统一。所以循环经济与低碳经济的本质和目的可以说是一样的，从另一个角度而言，低碳经济的出发点主要是改变能源结构并且开发新的清洁能源，从而改善传统的经济发展模式，从而使得能够的使用率得到一定程度的提升，所以从严格的科学层面而言，它只是循环经济的组成部分之一，并不能够代表循环经济的所有内容。
三、对循环经济以及低碳经济进行整合的有效思路和策略
（一）循环经济与低碳经济进行整合的有效思路
第一，把低碳经济作为填补循环经济的能源缺口，并且将循环经济所形成的经济效益作为能够有效推动低碳经济发展的内生动力。如果这样，那么仅仅推动循环经济所不能突破的化石能源循环困境就可以得以顺利解决，因为低碳经济所需要的低碳和零碳等新能源开采开发和利用正是解决该问题的重要突破口；而低碳经济单独发展所面临的现实经济效益问题也能够由循环经济有效解决，并且还能够对个人的低碳消费以及企业国家的低碳生产流通产生一定程度的刺激和推动，从而使得我国低碳产业能够顺利并成功的发展和实现。第二，在详细制定有关规章制度以及政策的时候，应该结合发展循环经济以及低碳经济所需要满足的环境标准和技术标准，从而使其能够更加有效的发挥预期作用，大力倡导可以有效促进循环经济和低碳经济共同协调发展的相关政策，将两者充分的结合以得到更好的成果。
（二）循环经济低碳化发展的良好策略和方针
1.加强法律执法力度，创建严格组织体系。首先要拥有完善的法律法规，并且大力加强我国的执法力度，从而给循环经济低碳化提供更好的实施平台。就当前我国法律法规而言，除了其的分类不够细化以外，还有着其他的不良问题，比如法律手段不强，只有大力加强执法力度，才能够使循环经济低碳化得到更好的发展空间。其次，要创建循环经济低碳化评价指标体系，对各个企业所制定出的减排目标进行统一的严格要求，创建严格有效的评价体系，并且保证指标检测手段必须科学、有效。以此同时，对建立的循环经济低碳化发展产业、工业园以及示范区等地点也要进行仔细的探索和调查，并且根据其运行机制制定出能够有效加强循环经济低碳化推广力度的方法，呼吁城市或地方进行广泛推行。2.合理调整产业结构，注重资金分配。第一，依据循环经济和低碳经济共同面对的难关，对产业结构进行合理的调整，对高能耗、高排放的产业进行严格的控制，与此同时推进高新技术产业与现代服务业的发展。第二，建立起将市场作为基础的资源配置方式。低碳经济单独发展所面临的大部分难关都是由于市场失灵所导致的，因此政府能否正确、合理的创建出适合市场稳定发展的环境尤为关键。第三，在各项资金方面应该根据实际情况制定出能够有效促进循环经济低碳化发展的相应经济政策。3.加快生态化技术研发，提升能源利用效率。我国循环经济低碳化的发展模式应该与我国目前和未来的能源环境相结合，应该合理降低我国对化石能源的依赖程度，从而降低不可再生能源的损耗。并且加强对太阳能、生物质能等可循环利用再生能源的使用力度，以此有效提升能源的利用效率。因为要对新能源技术开发与基本配置所需要的庞大资金以及建设所需周期等各种因素进行仔细的考虑，所以在短时间内还是很难改变传统的能源结构，由此我们在开发新能源的过程中，不仅要将能源结构进行合理调整，并且还要将其结构与能够有效提升能源使用效率的方法进行整合和统一，使二者能够共同发挥出最大的作用，运用低碳、技能以及减排等重要技术，最大程度上提升能源体系的整体效率，从而减少对化石能源的损耗，实现节能减排的预期目标。
四、结语
总而言之，循环经济低碳化的发展方式能够有效解决单独推行循环经济或者低碳经济所面临的难题，从而使得两者能够共同发展，创造双赢的局面，展现出人类对经济社会发展与资源环境所产生的矛盾进行合理解决的智慧之光，并且大力推行循环经济以及低碳经济，也拥有一定的战略性和前瞻性。
参考文献
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