耶拿的研究机构
马克斯·普朗克生物地球化学研究所位于德国耶拿,英文简称 MPI-BGC,是马克斯·普朗克学会所属的独立研究机构。它于1997年9月1日正式成立,最初名称强调全球生物地球化学循环研究,随后采用现名。这里的主体是一所科研机构,而不是“生物地球化学”这门学科本身。
恩斯特-德特勒夫·舒尔策、大卫·希梅尔和科林·普伦蒂斯担任创始主任,带领早期三个研究部门,并由中央服务团队与行政体系支持。2002年秋研究所迁入贝滕贝格园区的新建筑。建所与迁址相隔数年,不能以新楼启用替代成立时间。
参考:[1]
把元素循环放回地球系统
研究目标是理解生物圈、大气、地表及气候系统之间的物质交换。碳可作为二氧化碳、甲烷存在于大气,也可进入植物、土壤和水体;光合作用、呼吸和分解不断改变其形态与位置。氮、氧、磷及水的循环又会影响这些过程,因此不能只记录某一种气体而忽略其他限制条件。
研究所尤其关注陆地生态系统。人类土地利用、能源和资源需求正在改变元素收支,而植被变化也会影响地表能量交换。问题不仅是某处储存了多少碳,还包括它如何进入、停留多久、何时返回大气,以及干旱等环境变化怎样改变交换速率。
参考:[2]
观测与模型相互约束
研究尺度从实验室中的样品延伸到区域和全球。空气、水和土壤分析可利用稳定同位素、放射性碳及生物标志物追踪过程;野外塔架和航空观测提供不同高度、不同范围的信号,卫星资料补充大尺度植被与地表信息。各类资料回答的问题不同,不能认为单一站点直接测出了全球收支。
概念模型、计算模型和数据分析把这些尺度联系起来。模型用于解释观测并检验对过程的理解,观测又限制模型可以采用的参数和假设。研究所2013年开始运作的 ICOS-FCL 实验室为相关大气观测站提供校准标准气体和自动采样设施,说明一致的测量基础也是跨站点比较的重要条件。
亚马孙高塔与共同基础设施
亚马孙高塔观测站 ATTO 是德国与巴西的合作平台,研究热带森林与大气、气候的相互作用。它组合325米高塔、较低塔架、林冠通道及长期样地,让大范围大气信号与局地植被、土壤过程能够相互参照。MPI-BGC 在其中研究温室气体交换、水循环、森林动态及相关模型等问题。
ATTO 并非研究所独自拥有的全部成果:项目经巴西亚马孙研究机构运作,并有马克斯·普朗克化学研究所、其他大学和研究机构参与。美因茨的化学研究所是合作伙伴而不是耶拿研究所的别名。2010年设立并与耶拿大学合作的研究生培养计划,则把长期研究与年轻研究者训练连接起来。