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World File Search System地球化学
全球范围内的科学应用...
应用地球和大气科学研究人员不断创新，使世界更安全、环境更清洁、能源资源更可持续。我们的主要研究领域包括地震学、地球物理学、地质力学、地球化学、水文学、大气湍流和扩散、气候建模和模型比对、气候变化检测和归因、气候敏感性和反馈、能源系统和碳循环。我们保持先进的实验和计算能力，以更好地理解我们任务应用核心的复杂过程。LLNL 在地球和大气科学方面的专业知识的部分应用如下：
知识差距在量化海洋中碳生物存储的气候变化响应
摘要海洋负责吸收人为CO的25％的25％的排放量，而存储量是大气的50倍。海洋中的生物过程起着关键作用，使大气中的CO 2水平比以前低约200 ppm。海洋具有占用和存储CO 2的能力对气候变化很敏感，但是有助于海洋碳储存的关键生物学过程尚不确定，这些过程的响应和反馈方式也是如此。因此，生物地球化学模型在其相关过程的代表方面差异很大，在未来的海洋碳储存的预测中驱动了很大的不确定性。本综述确定了影响海洋碳储存方式未来在三个主题领域的未来如何变化的关键生物学过程：生物学对碱度，净初级生产和内部呼吸的贡献。我们对现有文献进行了审查，以确定在影响未来生物学介导的碳在海洋中储存的过程，并根据专家评估和社区调查确定过程的优先级。专家评估和调查中的高度排名过程都是：对于碱度 - 对碳酸钙产量的高水平理解；对于初级生产 - 资源限制增长，浮游动物过程和浮游植物损失过程；用于呼吸 - 微生物溶解，颗粒特征和粒子类型。此处提供的分析旨在支持针对新过程理解的未来领域或实验室实验，以及旨在实现生物地球化学模型开发的建模工作。
植被/生态系统建模和分析项目
摘要。我们比较了三个生物地理模型（BI0ME2，动态全球植物地理模型（Doly）和映射的大气层土壤系统（MAPS））和三个生物地球化学模型（Biome-BGC（Biome-BGC（5iogeochochecles），Century Centrive Cycles和Terrestrial Ecosystem Modeliation coperiation cosials Coreriatiountious conericious conericious and Coniountious conecorers，比较了三个生物地理学模型（BI0ME2，动态全球植物地理模型（Doly）和映射的大气层土壤系统（MAPS））。我们还比较了这些模型在加倍的CO 2和一系列气候场景下的模拟。在当代条件下，生物地理模型成功模拟了主要植被类型的地理分布，并具有相似的森林面积估计值（占美国群岛的42％至46％），草原（17至27％），稀树草原（15至25％）（15至25％）和灌木丛（14至18％）。生物地球化学模型估计相似的大陆级净初级生产（NPP； 3125至3772 x 10 ^^ GC Yr'^）和总碳存储（108至118 x 10*^ GC），以实现现代条件。在三种通用循环模型（俄勒冈州立大学（OSU），地球物理流体动力学实验室（GFDL）和英国气象办公室（UKMO）产生的双重co 2和相关平衡峰的场景中，所有三个生物地理学模型均显示了整个森林区域的差异（在森林中均均均依赖于3.在3.之间均均依赖于3.之间，这均依赖于3.之间的三个生物地理学模型（UKMO）。由于降水量大大增加，在GFDL方案下，所有三种模型（BI0ME2，Doly和Maps）的唯一一致收益在GFDL方案下。在UKMO，DOLY下的森林区域丢失了森林区域，在UKMO和OSU下的BI0ME2下的森林区域。发生森林面积估计的可变性是因为生物地理模型的水文循环对温度和CO 2的升高具有不同的敏感性。通常，在融合气候变化和升高的CO 2浓度时，生物地理模型产生了广泛的结果。在这些情况下，由生物地球化学模型估计的NPP在2％（具有UKMO气候的Biome-BGC）和35％（具有UKMO气候的TEM）之间增加。总碳存储的变化范围从33％的损失（具有UKMO气候的Biome-BGC）到16％的增长（OSU气候下降）。NPP和碳存储的世纪反应是正面的，并且对Biome-BGC和TEM的响应进行了中间。发生碳循环反应的可变性是因为生物地球化学模型的水文和氮气周期对温度和CO 2的升高具有不同的敏感性。当生物地理模型的植被分布运行时，NPP的范围从没有反应（Biome-BGC具有UKMO气候的所有三种生物地理模型植被）到增加40％（OSU气候的地图植被的TEM）。总碳储存响应范围从39％的降低（具有UKMO气候的MAPS植被）到增加32％（OSU和GFDL气候的地图植被的TEM）。Biome-BGC与MAPS植被的UKMO反应主要是由于森林面积下降和温度引起的水胁迫引起的。TEM与地图植被的OSU和GFDL响应主要是由森林膨胀和温度增强的氮循环引起的。
风暴潮和极端海平面
摘要海洋负责吸收人为CO的25％的25％的排放量，而存储量是大气的50倍。海洋中的生物过程起着关键作用，使大气中的CO 2水平比以前低约200 ppm。海洋具有占用和存储CO 2的能力对气候变化很敏感，但是有助于海洋碳储存的关键生物学过程尚不确定，这些过程的响应和反馈方式也是如此。因此，生物地球化学模型在其相关过程的代表方面差异很大，在未来的海洋碳储存的预测中驱动了很大的不确定性。本综述确定了影响海洋碳储存方式未来在三个主题领域的未来如何变化的关键生物学过程：生物学对碱度，净初级生产和内部呼吸的贡献。我们对现有文献进行了审查，以确定在影响未来生物学介导的碳在海洋中储存的过程，并根据专家评估和社区调查确定过程的优先级。专家评估和调查中的高度排名过程都是：对于碱度 - 对碳酸钙产量的高水平理解；对于初级生产 - 资源限制增长，浮游动物过程和浮游植物损失过程；用于呼吸 - 微生物溶解，颗粒特征和粒子类型。此处提供的分析旨在支持针对新过程理解的未来领域或实验室实验，以及旨在实现生物地球化学模型开发的建模工作。
在南极海冰中建模冰冻和生物地球化学过程
南部海洋冰范围最近发生的严重波动要求迫切需要更好地了解海冰内发生的季节性物理和生物地球化学（BGC）过程。海冰受到温度，风模式和海洋盐度等多种环境因素的影响。海冰微观结构是高度复杂的，由固体冰基质和液体间质盐水夹杂物组成。微生物群落发现盐水夹杂物营养丰富的栖息地，可在冬季恶劣的冬季生长和生存。微生物群落的生长或光合速率取决于各种环境因素，例如温度，阳光，盐水盐度和养分的可用性。虽然卫星观测和大规模建模为大规模（> 1 km）的这些过程提供了更好的了解，但仍然存在差距，这在小规模过程（如冰冻及其耦合到生物地球化学）等小型过程的确切时间描述中仍然存在差距。在本文中，在宏观（≈1m）上开发了多孔介质（ETPM）的数学框架（ETPM）对热力学一致的冻结过程的建模。在1D微观（≈0.1mm）模型上解析了孔和树突状模式的形成，并将孔面积升级到宏观尺度上，以调节冰的生长速率。藻类生长是使用N-P单一营养素和浮游植物（N-P）生长模型的模型。当前的工作与参考文献更进一步。[1]，通过微观质量分数和盐水之间的微观质量交换改进，通过部分微分方程对散装盐度演变的描述，以及用于初级生产和营养动力学的普通微分方程。
2023基因组科学计划PI摘要
关于BER生物学和环境研究（BER）计划支持转型科学和科学用户设施，以研究清洁能源和气候创新的复杂生物学，地球和环境系统。BER研究试图了解预测跨尺度上发生的过程所需的基本生物学，生物地球化学和物理原理，从最小尺度的分子和基因组到最大尺度的环境和地球系统变化。这项研究 - 在大学，美国能源国家实验室和全国各地的研究机构中进行了传导，这为可靠，弹性能源和基于证据的气候解决方案的未来做出了贡献。
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