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刘曙光

 刘曙光  教授、博导

  生态水文学及流域管理学

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主要学术背景

 

在美国工作期间,带领研究团队,专注不同尺度生态系统变化研究、监测、模拟和评估。主要研究领域包括样地至全球尺度的碳循环 (碳源和碳汇)、水循环、生态系统功能和服务等。曾领导多学科、多单位的国际合作团队对重大学科问题的现状和挑战进行系统分析和攻关:分析了陆地与大气相互作用研究领域未来10年的重大挑战性科学问题;分析了碳循环科学研究的现状与机遇;开发了先进生物地球化学循环模型、模拟预测土地利用变化、干扰和气候变化等对美国和其它地区生态系统的影响;利用区域至全球尺度上多样地实测和遥感数据的横向对比、模型与实测数据的相互印证推动生态学研究的发展。

长期以来,通过项目申报竞争,所开展的研究工作得到了美国航天航空局、美国国防部、美国自然科学基金、美国地质局等部门的资助。在科学期刊上发表了200余篇SCII论文,其中包括Science (两篇)PNAS(美国科学院院刊两篇)NATURE子刊 (三篇) 等高影响力刊物。并担任了多种SCI国际期刊的编委成员,负责50多种科学期刊 (包括SCIENCE) 审稿。同时,也为美国及其它国际资助部门评审 (函评和专家组) 研究方案和项目。

 

教育背景

 

1996-1998: 美国怀俄明大学(University of Wyoming),博士后

1992-1996:美国佛罗里达大学(University of Florida),生态水文学博士

1984-1987:北京林学院(现北京林业大学),森林生态学硕士

1980-1984:中南林学院(线中南林业科技大学),农学学士

201710月起:中南林业科技大学教授,生态学学科带头人

2008-2017: 美国地质局地球资源观测与科学中心,顶级(GS-15)生态学家,Research Ecologist, USGS EROS Center, Sioux Falls, SD

2004-2017: 南达科他州立大学空间地理科学重点中心,兼职教授,Adjunct Professor, Geospatial Science Center of Excellence (GSCE), South Dakota State University, Brookings, SD

2008-2008: ARTS高级首席科学家,Senior Principle Scientist, ARTS, contractor to USGS EROS, Sioux Falls, SD

2007-2008: SAIC高级首席科学家 (独一)Senior Principle Scientist, SAIC, contractor to USGS EROS Center, Sioux Falls, SD

2002-2007: SAIC首席科学家,Principal Scientist, SAIC, contractor to USGS EROS Center, Sioux Falls, SD

2003-2010: 美国国家学院国家研究委员会顾问,Adviser, US National Research Council Research Associateship Program

1998-2002: Raytheon高级科学家,Senior Scientist, Raytheon, contractor to USGS EROS Center, Sioux Falls, SD

1996-1998: Wyoming大学植物系博士后,Postdoc Fellow, Department of Botany, University of Wyoming, Laramie, WY

1987-1992: 中国科学院自然资源综合委员会(现与原地理所合并为中国科学院地理科学与资源研究所),助理研究员

 

主要成就

 

(1) 在国际顶级期刊Science报道成熟森林土壤可以吸收累积碳。这一研究成果被科技部和中国科协评为当年中国基础研究十大新闻之一 (排名第三)

(2) 开创性地评估了美国所有生态系统的固碳潜力 。这些研究有助于联邦机构制定管理策略, 以实现国家和机构特定的温室气体减排目标。

(3) 发现城市植被生长普遍高于乡村植被 。被科技导报作为2016年中国环境科学研究在生态环境领域的突破性进展之一进行报道。

(4) 发现计算各种生态系统初级生产力的通用模型 。这个模型联通植物生态学原理、遥感与气候观测数据,为区域至全球生态系统生产力制图和监测提供了有力手段。

(5) 发现苔藓对生态系统生产力和碳循环有颠覆性影响。通过对涡度相关通量数据分析,发现以往的算法显著高估了这些区域的生态系统生产力。

(6) 开创性地推演了区域至全国尺度上的可持续生物能源原料供给函数 。开发了一个可以区域范围内优化生物原料产量、生产地布局(位置及面积)、环境质量等的生态水文模拟系统。

(7) 开发了独具特色的通用生物地球化学循环模型GEMS”GEMS被选为美国内务部/地质局LandCarbon项目的核心生物地球化学模拟系统。它已经成为美国内务部/地质局的生物地球化学旗舰模型,是一个诊断、监测、预报美国生态系统碳演变的标杆性模型。

(8) 开发了普适性的模型参数估计和模型诊断的模型-R耦合器模型-R耦合器已经被成功应用于多个水文、生态模型上,在涉及数学模型的各个工程和科学领域具有广泛的应用潜力。

(9) 研究和模拟土壤侵蚀及沉积对生态系统的影响处于国际领先地位 。开发了迄今为止世界上最好的模拟这些影响的侵蚀-沉积-碳模型 (EDCM)

(10) 提出了系统方法来实现生态过程的空间拓展。发现关键尺度和研究区大小之间存在着不变的幂函数法则,这种法则很可能来源于地表及生态现象(如从景观至区域尺度的干扰)异质性的幂函数概率分布。

(11) 推导出世界顶级林冠降水截留模型(即Liu模型)。推导出一个经典林冠降水截留模型,模型的参数(林冠最大储水量、林冠孔隙度和降雨过程中湿林冠的蒸发速率)由林冠物理结构特征决定。

(12) 领导研究干扰和极端气候事件对碳循环的影响。同时,还开创性地研究管理和干扰对美国和其它地区碳动态的影响。

 

杂志任职

 

2013-present, 副主编Associated Editor,Frontiers in Earth Science, Section of Interdisciplinary Climate Studies

2013-present, 编委,Editorial Board,AIMS Energy

2011-present, 编委,Editorial Board,Chinese Geographical Science

2010-present, 编委,Editorial Board,ISRN (The International Scholarly Research Notices):Ecology 

2006-present, 编委,Editorial Board,Journal of Tropical and Subtropical Botany [1] 

2013-2016, 专刊主编,Impacts of extreme climate events and disturbances on carbon dynamics. Biogeosciences (Guest editors: J Xiao, S Liu, and P Stoy)

201810月起,副主编,Associate Editor,Annals of Forest Science

 

学术任职

 

美国地质勘探局地球资源观测与科学中心资深首席科学家和学科领头人(2008-2017

美国南达科他州立大学地理信息科学重点中心教授(2004-2017

美国国家学院国家研究委员会(US National Research Council)高级学者及博士后导师

美国宇航局土地覆盖与土地变化项目科学组成员(1999-2002, 2008-2011

北美碳项目(NACP)”量化干扰活动中期综合分析研讨会模拟小组主席

美国地质勘探局第三届模拟大会组委会成员(2009

美国地质勘探局数据综合集成科学委员会成员(2009-2017

西非土壤与生物体固碳工作会议碳估算和模拟培训教授

中国科学院和国家外国专家局创新团队成员

中国科学院生态环境中心客座研究员(2009-2014

生态系统碳平衡与循环国际研讨会主席之一

西非土壤与生物体固碳工作会议碳估算和模拟培训教授 

 

主要奖励及荣誉

 

1. 美国地质勘探局星奖(由局长亲自颁奖): 对美国陆地碳研究方法的确立作出了杰出贡献, 2010年;

2. 在《Science》上并列第一作者发表的文章(Zhou, G, S Liu, Z Li, D Zhang, X Tang, C Zhou, J Yan, and J Mo, 2006. Old growth forests can accumulate carbon in soils. Science314: 1417)被中国科学技术协会评为2006年度中国基础研究十大新闻之一(排名第三)。这一成果得到许多新闻机构、科研单位(包括中国科学院)和政府网站(包括中华人民共和国中央人民政府和科技部)的关注;

3. 美国地质勘探局地球资源观测与科学中心TSSC杰出成就星奖,2006年;

4. 中国科学院KC王教育基金奖,KCWong Award, 2006年;

5. 美国地质勘探局地球资源观测与科学中心,非洲与美国碳研究组集体奖;

6. 美国地质勘探局地球资源观测与科学中心TSSC碳模拟星奖,2005年;

7. 美国地质勘探局地球资源观测与科学中心碳研究特别贡献奖,2001年。 [1] 

 

学术论文

 

20多种杂志上发表了200余篇论文,包括SCIENCE论文两篇、美国科学院院刊PNAS两篇、NATURE子刊三篇。主要论文仅列出以下10 :

1. Liu, S., Bond-Lamberty, B., Boysen, L.R., Ford, J.D., Fox, A., Gallo, K., Hatfield, J., Henebry, G.M., Liu, Z., Loveland, T.R. and Norby, R.J., 2017. Grand Challenges in Understanding the Interplay of Climate and Land Changes. Earth Interactions, 21(2), pp.1-43.

2. Zhao, S., Liu, S. and Zhou D., 2016. Prevalent vegetation growth enhancement in urban environment. Proceedings of the National Academy of Sciences p.201602312.

3. Tan, Z, S Liu, T L. Sohl, Y Wu, and C J. Young, 2015. Ecosystem carbon stocks and sequestration potential of federal lands across the conterminous United States. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(41), 12723-12728.

4. Wu, Y., Liu, S. and Yan, W., 2014. A universal Model-R Coupler to facilitate the use of R functions for model calibration and analysis.Environmental Modelling & Software,62, pp.65-69.

5. Yuan, W, S Liu, S Liang, X Li, other EC site PIs, 2014. Differentiating Moss from Higher Plants is Critical in Studying the Carbon Cycle of Boreal Biome. Nature Communications 5:4270.

6. Liu, S., Jinxun Liu, Yiping Wu, Claudia J. Young, Jeremy M. Werner, Devendra Dahal, Jennifer Oeding and Gail,2014. Baseline and Projected Future Carbon Storage, Carbon Sequestration, and Greenhouse-Gas Fluxes in Ter. U.S. Geological Survey Professional Paper 1804.

7. Liu, S, B Bond-Lamberty, J A Hicke, R Vargas, S Zhao, J Chen, S L Edburg, J Liu, A D McGuire, J Xiao, R Keane, W Yuan, J Tang, Y Luo, C Potter, and J Oeding, 2011. Simulating the Impacts of Disturbances on Forest Carbon Cycling in North America: Processes, Data, Models, and Challenges. Journal Of Geophysical Research, VOL. 116, doi:10.1029/2010JG001585.

8. Yuan, W, S Liu, G Zhou, G Zhou, L L Tieszen, D Baldocchi, C Bernhofer, H Gholz, A H Goldstein, M L Goulden, D Y Hollinger, Y Hu, B E Law, P C Stoy, T Vesala, S C Wofsy, 2007. Deriving a Light Use Efficiency Model From Eddy Covariance Flux Data For Predicting Daily Gross Primary Production Across Biomes. Agricultural and Forest Meteorology 143: 189-207, doi:10.1016/j.agrformet.2006.12.001. 

9. Zhou, G, S Liu, Z Li, D Zhang, X Tang, C Zhou, J Yan, and J Mo, 2006. Old growth forests can accumulate carbon in soils. Science 314: 1417.

10. Liu,S. N. Bliss, E. Sundquist and T.G. Huntington, 2003. Modeling carbon dynamics in vegetation and soil under the impact of soil erosion and deposition. Global Biogeochemical Cycles, Vol. 17, No. 2, 1074, doi:10.1029/2002GB002010.

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