随着异质性的气候变化的持续发展，全球陆地生态系统应对气候变化的敏感性研究已成为全球变化科学研究的重点领域，准确量化气候变化对陆地生态系统碳循环的影响以及陆地生态系统碳循环对气候变化如何反馈是全球变化研究中的重中之重。但是，气候变化对陆地生态系统碳循环影响的研究结果还存在很大的不确定性，一方面对陆地生态系统碳固定(GPP)的估算还存在很大的不确定性范围;另一方面，生态系统呼吸温度敏感性（Q10）的微小变化会引起陆地生态系统呼吸量(Re)发生重大的转变，从而准确量化生态系统呼吸的温度敏感性是科学评估气候-碳循环反馈的必要条件，但是温度敏感性的时空变异及其内在机理仍然还是科研界一直争论的热点科学问题。具体来讲，大量观测实验证据表明高纬度寒冷地区的Q10更高，而这些地区气候变暖的程度也较其他地区更强，因而暗示了气候变暖条件下，高纬度寒冷地区可能会出现更高的碳流失。但是目前还不能确定的是现阶段Q10在空间上随温度梯度变化的关系是否在未来气候变暖条件下依然成立，从而使这个推测无法得到验证。涡度相关技术(EC)的发展与全球通量网的逐渐壮大，实地观测数据的不断积累以及遥感技术与模型模拟技术的发展为解决这些问题提供了有效的途径。因此，本研究依托两个对气候变化最敏感而且鲜有报道的藏北高寒草地生态系统的通量观测站和113个全球通量网观测站，以涡度相关配以各站的小气候实测数据，观测站点为中心像元的遥感数据(MODIS)，以及已发表的文献资料为主要的数据基础，从点到面的分析陆地生态系统碳循环与气候变化之间的关系，揭示陆地生态系统应对气候变化的敏感性变化。再结合5个遥感模型，9个国际耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)的模型输出，以及联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)对于气候变化不同情景(RCP2.6，RCP4.5，RCP6.0和RCP8.5)最新的预测进行分析对比，从而直接优化有关气候变化-生态系统碳循环模型参数或者给出模型有待优化的理论证据，为更加精确地预测气候变化条件下生态系统碳循环过程及相关政策的制定提供科学依据。本研究的主要研究结论如下:　　(1)藏北高寒湿地生态系统在2009至2013年期间表现为稳定的碳汇，年CO2净累积量为-161.85±28.02 g Cm-2 yr-1，其年际动态主要受温度的控制，这明显高于青藏高原其他地区的类似高寒湿地生态系统，且拥有较大的最大光能利用速率(Amax) 32.96μmol CO2 m-2 s-1。但是，Re对温度变化的敏感性比GPP要更高，这可能会在持续的气候变暖的情况下削弱当地的二氧化碳净吸收量。而且，研究发现由于气候变暖导致的生长季延长也趋于减少该生态系统的每年的CO2净吸收量。因此，青藏高原强烈的气候变化，尤其是气候变暖，很可能会削弱该区域高寒湿地生态系统的碳汇功能。　　(2)藏北高寒湿地生态系统2009至2013年期间MODIS的GPP产品严重低估了该生态系统的碳固定，其估测量不及涡度相关观测(GPP_EC)的40％。对参数输入进行敏感性分析发现，影响MODIS的GPP产品估算准确性最敏感的参数是最大光能利用效率（低估εmax），其次是被植被吸收的光合有效辐射(低估FPAR)，而且二者的交互作用对碳固定的影响也很显著，而气象数据对GPP的估算并不敏感。通过基于站点观测数据的参数优化，MODIS算法可以解释大约90％以上的GPP变异。此外，四种遥感模型基本都可以模拟该高寒生态系统碳固定的年内季节变异(R2＞0.89，P＜0.0001)，但对年际变异的反演还有待提高。其中，高山植被模型(AVM)虽然模型结构简单，但是对该高寒湿地生态系统GPP的模拟最为契合，对涡度相关观测的解释度达到94.5％。　　(3)藏北高寒草甸生态系统2009-2011年期间的涡度相关观测与对应时间6种遥感估算的GPP产品的对比分析发现，MODIS最新的GPP产品(GPP_MOD)和植被生产力模型(VPM)可以提供最可信的GPP_EC，二者模拟的不确定性均不超过GPP_EC的10％。遥感反演的Re均能有效估算涡度相关观测的Re(Re_EC)，其估算的均方根误差可忽略(RMSE＜0.12 g Cm-2 day-1)。箱式法实地观测的Re及其组分，即自养呼吸(Ra)与异养呼吸(Rm)，数据证明二者可以被基于遥感反演的估算模型有效分离。该藏北高寒草甸生态系统2009-2011年生长季内分别有27％(10-48％)，43％(22-59％)，和56％(33-76％)的Re是植被的自养呼吸，其年际变异主要是土壤湿度导致的。Ra和Rm对温度变化的响应程度差别很大，Ra的温度敏感性(5.2)要明显大于Rm(1.5)，而且Ra的温度敏感性随年均温变异的幅度(4.14-7.31)也明显大于Rm(1.42-1.60)。　　(4)陆地生态系统的Q10随着年均温的升高会降低，这与Q10随空间上的温度梯度变化的趋势一致，但是其时间上的变化明显要更剧烈。更重要的是，Q10本身在空间上响应气候变暖的敏感程度存在很大差异，具体表现为:高纬度寒冷地区Q10本身应对气候变暖后的下调更强烈。因此，未来持续的气候异质性变暖很可能会使全球陆地生态系统的Q10趋同:基于CMIP5关于21世纪末最大程度的增温预测(RCP8.5)，本研究发现全球陆地生态系统的Q10会趋于全球平均的1.44(95％的置信区间为1.38-1.50)。然而，Q10响应气候变化在空间上的异质性的时间变异模式在大多数目前的地球系统模式中是被忽略的，而这种伴随着增温而表现出的温度敏感性的强烈地下调，尤其是在高纬度寒冷地区，会很大程度上缓和（并不能完全抵消，因为温度敏感性并未降至1.0）由于增温而引起的碳排放预测。因此，大多数目前的地球系统模式高估了气候变暖与碳循环之间正反馈强度。