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《中国科学:地球科学》2019,(11)
欧亚大陆植被生态系统的时空分布特征及未来如何变化是"一带一路"倡议推进过程中亟需研究的关键生态环境问题之一.在对HLZ生态系统模型进行修正、拓展和完善的基础上,结合欧亚大陆气候观测数据(1981～2010年)和CMIP5 RCP26、RCP45和RCP85三种情景数据,实现欧亚大陆植被生态系统潜在分布变化特征及未来情景的模拟,并采用生态系统类型多样性模型和生态系统斑块连通性模型,定量揭示欧亚大陆HLZ生态系统类型多样性的变化情景.模拟结果显示,寒温带潮湿森林、冷温带湿润森林和荒漠是欧亚大陆最主要的植被生态系统类型,占整个欧亚大陆总面积的36.71%;三种情景下,极地/冰原面积减少最多,平均每10年减少26.75×106km~2,亚极地/高山湿润苔原减少最快,平均每10年减少10.49%;其中, RCP85情景下的欧亚大陆植被生态系统的变化速度快于其他两种情景,亚极地/高山湿润苔原减少最快,平均每10年减少10.88%.欧亚大陆HLZ生态系统类型多样性整体呈减少趋势,其中RCP26、RCP45和RCP85三种情景的HLZ生态系统类型多样性在2010～2100年间,平均每10年将分别减少0.09%、0.13%和0.16%;植被生态系统斑块连通性在三种情景下均呈现先增加后减少的趋势;"一带一路"沿线的中国区、蒙俄区、西亚区、中亚区、南亚区、东南亚区和欧洲区的HLZ生态系统时空分布及其变化差异特征显著. 相似文献
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21世纪中国陆地生态系统与大气碳交换的预测研究 总被引：4，自引：0，他引：4
利用大气-植被相互作用模型（AVIM2）模拟研究了中国陆地生态系统碳贮量的变化和与大气的碳交换,即生态系统的净初级生产力（NPP）、植被和土壤碳贮量、土壤呼吸和净生态系统生产力（NEP）对SRES B2气候变化情景和大气CO2浓度变化情景的响应。研究表明,未来100a大气CO2浓度不变而只考虑气候变化情景时,中国陆地生态系统NPP总量随时间变化逐渐下降;与此同时,植被和土壤碳总量以及NEP总量也下降。至2020年,中国陆地生态系统由21世纪初的碳汇变成碳源。在同时考虑未来气候变化和大气二氧化碳浓度增加的情景下,未来100a中国陆地生态系统NPP总量持续增长,由20世纪末的2.94Gt C·a^-1增加到21世纪末的3.99Gt C·a^-1,同时土壤和植被碳贮量也持续增加,到21世纪末总量增大到110.3Gt C.NEP总量在21世纪初期和中期保持上升趋势,大约在2050年达到最大值,之后逐渐下降,到21世纪末接近于零。 相似文献
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本文利用Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS进行中国区域气候基准时段(1961～1990年)和SRES B2情景下2071～2100年(2080s)最高、最低气温及日较差变化响应的分析.气候基准时段的模拟结果与观测资料的对比分析表明：PRECIS具有对中国区域最高、最低气温及日较差的模拟能力，能够模拟出中国区域最高、最低气温及日较差的局地分布特征.对SRES B2情景下相对于气候基准时段的最高、最低气温及日较差变化响应分析表明：中国区域2080s时段年、冬季和夏季平均最高、最低气温变化均呈一致增加的趋势，北方地区增温幅度普遍大于南方地区.夏季东北地区极端高温事件发生的频率将会增加，而冬季华北地区极端冷害事件发生频率将会减少.未来中国区域年平均日较差将出现北方地区减小而南方地区增加的趋势.冬季长江中下游以南地区日较差呈增加趋势，而夏季华东地区、西北地区及内蒙古中部日较差将呈减小趋势，其中在青藏高原北部地区存在一个较强的低值中心. 相似文献
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鄱阳湖典型洲滩湿地土壤含水量和地下水位年内变化特征 总被引：3，自引：0，他引：3
湿地植被空间分布受多个水分因子共同影响,为了探求鄱阳湖典型洲滩湿地不同植被类型下地下水、土壤水的变化特征,本文选择鄱阳湖吴城湿地保护区内一个长约1.2 km的典型洲滩湿地为实验区,建立了气象-土壤-水文联合观测系统.对观测的气象、水文要素进行分析发现:(1)洲滩湿地地下水位年内呈单峰变化,季节性差异显著,最大埋深可达10 m,出现在1月份,丰水期8月份地下水位最高时可出露地表,且地下水位与湖泊水位变化具有高度一致性;(2)由远湖区高地至近湖区低地,不同植被带中地下水平均埋深变化为藜蒿带(4.76 m)芦苇带(2.87 m)灰化薹草带(1.61 m).地下水埋深小于50 cm的持续时间分别为:藜蒿带27 d、芦苇带112 d、灰化薹草带170 d;(3)土壤平均含水量沿不同植被带梯度变化为:藜蒿带最小(15.9%),芦苇样带(40.7%)和灰化薹草样带(43.7%)较大.土壤含水量年内变幅为:藜蒿带最大(2.5%~55.2%),芦苇带和灰化薹草带相对较小,分别为22.1%~48.1%和28.4%~54.1%;(4)不同植被带土壤含水量季节变化规律不同,藜蒿带土壤含水量年内呈单峰型,仅夏季土壤含水量较高,其余季节均在10%左右,而芦苇带和灰化薹草样带春、夏、秋季均维持较高含水量(42%以上),仅冬季水分含量较低. 相似文献
5.
未来的全球变暖情景下,西北太平洋台风活动会有怎样的变化？利用CMIP3模式在IPCC AIB情景下对未来气候的预估结果,得到全球变暖之北极夏季（September）无海冰时的一种情景,即“蓝色北极”．利用相应的海温场和CO：含量驱动一个全球大气环流模式,来对北极夏季无海冰时的西北太平洋台风生成环境做出数值模拟．试验结果表明,蓝色北极情况下,6～10月西北太平洋的大气环流和海洋环流都发生了明显变化,影响台风活动的主要环境要素：纬向风垂直切变和向外射出长波辐射空间分布的变化分别有利于台风源地向偏西、偏北转变;与台风频数有密切联系的关键区中上述量的变化且皆利于台风频次的减少．热带气旋生成潜力指数的变化表现为西北太平洋东部减小,而西部增大．因而呈现了非常复杂的变化格局． 相似文献
6.
利用最新一代气候模式结果对政府间气候变化委员会0PCC）SRESA1B情景（中等排放情景）下的东亚夏季降水和季风环流未来演变特征进行了预测．结果表明,东亚地区的降水在未来将会增加,在21世纪40年代末（2040s年代末）出现阶段性变化,在此之前降水的增加量较小（～1％）,并有较明显的振荡特征,而在2040s年代末之后降水明显增加（～9％）,中国东部地区进入全面的多雨期．这种变化以华北最为明显,华南和长江中下游地区次之．而气候模式对未来中国东部夏季降水型预测的EOF分析表明,未来百年中国东部的雨型将以多雨型为主,相应的时间系数在2040s年代末后进入正位相的高值期,而其它降水型的方差贡献较小,无明显变化趋势．相应,未来东亚地区的夏季风环流将会加强,在低层这主要是由于西北太平洋地区的副热带反气旋西北侧西南气流加强的结果;而在高层主要是由于南亚上空异常反气旋东侧东北气流加强的结果．这一季风环流的加强在中国东部也呈现出阶段性的变化特征,在2040s年代末之后东亚夏季风得到全面加强．同时,未来东亚大气中的水汽含量将会逐渐增加,进入中国东部地区的西南水汽输送在2040s年代末也出现阶段性的增强．这说明,在全球气候变化的背景下,东亚地区的水循环和环流场对全球变暖的响应基本一致,即降水和水汽的增加对应着季风环流的加强,降水的变化是气候变暖条件下动力和热力学因子共同作用的结果． 相似文献
7.
运用ANOVA方法和地统计学原理、从梭梭(Haloxylon ammodendron Bge.)个体、群落和样带尺度定量研究了融雪后古尔班通古特沙漠南缘表层土壤含水量的空间变异,结果表明土壤水的空间异质性随空间尺度变化而表现不同.在梭梭个体尺度上,土壤含水量从冠下、经冠缘至灌木间地梯度递减.在群落尺度上,融雪水空间分布具有高度自相关性,其变异函数符合球状模型,结构性变异占89.6%,最大自相关距离为4.02 m,Kringing插值显示灌木斑块的格局与融雪后表层土壤含水量的空间格局具有高度一致性.在典型沙丘-丘间地样带上,土壤水分布呈丘间地高、沙丘低的空间格局,其空间变异符合高斯模型,结构性变异高达95.8%,空间自相关非常显著;最大自相关距离为66.16 m,与地貌分异尺度吻合,表明在典型断面上,地貌格局影响融雪水的空间格局.由此可见,梭梭林地融雪后表层土壤含水量在不同尺度上具有不同的异质表现、受控于不同的地表过程.不同尺度上的土壤水分空间异质性有利于提高荒漠植被的水分利用效率,具有重要的生态价值. 相似文献
8.
运用ANOVA方法和地统计学原理、从梭梭(Haloxylon ammodendron Bge.)个体、群落和样带尺度定量研究了融雪后古尔班通古特沙漠南缘表层土壤含水量的空间变异,结果表明土壤水的空间异质性随空间尺度变化而表现不同.在梭梭个体尺度上,土壤含水量从冠下、经冠缘至灌木间地梯度递减.在群落尺度上,融雪水空间分布具有高度自相关性,其变异函数符合球状模型,结构性变异占89.6%,最大自相关距离为4.02 m,Kringing插值显示灌木斑块的格局与融雪后表层土壤含水量的空间格局具有高度一致性.在典型沙丘-丘间地样带上,土壤水分布呈丘间地高、沙丘低的空间格局,其空间变异符合高斯模型,结构性变异高达95.8%,空间自相关非常显著;最大自相关距离为66.16 m,与地貌分异尺度吻合,表明在典型断面上,地貌格局影响融雪水的空间格局.由此可见,梭梭林地融雪后表层土壤含水量在不同尺度上具有不同的异质表现、受控于不同的地表过程.不同尺度上的土壤水分空间异质性有利于提高荒漠植被的水分利用效率,具有重要的生态价值. 相似文献
9.
青海湖热力状况的模拟与未来情景之研究 总被引：5，自引：2，他引：3
运用基于湖泊热量收支与湍流扩散的湖泊热力学模型模拟了青海湖近３０年来湖水热力状况,内容包括湖泊水面温度,温度沿深度的垂直分布,冬季结冰与融冰的起迄时间,冰盖厚度;积雪深度与天数等。在此基础上,运用４个ＧＣＭｓ模型输出的ＣＯ２倍增情景下该地区的气候状况,评价了湖泊热力状况在未来的可能变化情况。 相似文献
10.
本文利用区域气候模式RIEMS2.0(Regional Integrated Environmental Model System)和2006年以及2020年三种排放情景下的排放资料,研究了2006年气候背景下的人为气溶胶的浓度分布特征及辐射效应,估算了未来不同排放情景下人为气溶胶的主要成分硫酸盐、硝酸盐、黑碳、有机碳(含二次有机碳)的综合气候效应.结果表明:(1)2006年中国地区人为气溶胶浓度硫酸盐>有机碳>硝酸盐>黑碳,其区域柱浓度平均值分别为6.0、4.0、1.3和0.3 mg/m2.(2)2006年硫酸盐、硝酸盐、有机碳和黑碳的平均辐射强迫分别为-1.32、-0.60、-0.40和0.28 W/m2.硫酸盐、硝酸盐和有机碳的负辐射强迫超过黑碳的正辐射强迫,人为气溶胶总辐射强迫为-1.96 W/m2.(3)人为气溶胶的辐射效应及引起的地面气温变化对排放源非常敏感,未来采取不同排放政策导致的人为气溶胶的含量及辐射效应有较大差异.在未来排放增加的情景下,各区域的气溶胶浓度、辐射强迫、气温下降幅度和降水减少幅度也相应加大. 相似文献
11.
华北平原末次冰盛期以来典型时段古环境格局 总被引：1，自引：0，他引：1
重建典型时段区域气候和植被空间格局变化,是评估未来增温背景下生态环境变化和响应过程的重要基础.文章基于AMS 14C定年技术和孢粉分析,获得了华北平原白洋淀等6个剖面末次冰盛期以来的气候-植被变化历史.结合区内已有孢粉记录,重建了华北平原末次冰盛期和全新世暖期的古环境格局.结果显示,华北平原区域植被变化受气候条件、地貌景观和人类活动等因素共同影响:末次冰盛期,华北平原气候寒冷干旱,南部山地发育针阔混交林和落叶-常绿阔叶林,北部山地生长耐寒针叶林-针阔混交林,森林面积相对较小;平原南部生长中生或湿生草甸,北部发育温带草原-荒漠草原;滨海区陆架大面积出露,生长藜科为主的盐生植物.全新世暖期,华北平原气候温暖湿润,南部山地发育落叶阔叶林或落叶-常绿阔叶混交林,伴生有喜暖亚热带属种,北部山地生长落叶阔叶林,部分喜暖湿植物常有出现,森林面积相对增加;平原腹地草本植物仍占优势,森林面积较小且难以形成地带性森林景观;受海平面上升影响,滨海区原有盐生植被向内陆收缩;此外,这一时期华北平原人类活动范围扩大、农业生产频繁,对区内自然植被产生了一定影响.文章为中国北方古气候数值模拟、区域碳循环评估和未来增温背景下区域生态环境变化预测等提供了基础数据和科学依据. 相似文献
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青藏高原冻土区冻土与植被的关系及其对高寒生态系统的影响 总被引：11，自引：0，他引：11
选择高寒生态系统植被覆盖度、生物生产力和土壤养分与组成结构等要素和冻土环境的冻土上限深度、冻土厚度和冻土地温等指标, 分析了冻土环境与高寒生态系统之间的相互关系, 并基于气温与冻土温度间的统计模型, 建立了高寒生态系统对冻土环境变化的响应分析模型. 通过对青藏高原昆仑山-唐古拉山区域冻土环境要素在人类工程活动与气候变化双重作用下的变化及其对高寒生态系统的影响研究, 表明青藏高原冻土环境变化对高寒草甸和高寒沼泽草甸生态系统影响强烈, 随冻土上限深度增加, 高寒草甸植被覆盖度和生物生产量均呈现较为显著递减趋势, 并导致高寒草甸草地土壤有机质含量呈指数形式下降, 土壤表层砂砾石含量增加而显著粗砺化; 高寒草原生态系统与冻土环境的关系相对微弱; 全球气候变化及其作用下的冻土环境变化导致该区域近15年间高寒沼泽草甸生态系统分布面积锐减28.11%, 高寒草甸生态分布面积减少了7.98%. 在不同气温升高的情景下, 未来50年, 不同地貌单元的高寒草甸生态系统对冻土环境变化的响应程度不同, 其中位于低山和平原区的高寒草甸生态系统将产生较显著的退化, 从植被覆盖度和生物生产量两方面, 定量给出了不同气候变化情境下不同典型地区和地貌单元的高寒生态系统变化特征. 未来在工程活动中采取有效的冻土环境保护措施, 对高原冻土工程稳定性和维护高寒生态系统都具有重要意义. 相似文献
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东亚中全新世的气候模拟及其温度变化机制探讨 总被引：20，自引：0，他引：20
大量地质证据证实了东亚和北美中全新世(6 kaBP)全年和冬夏季气温高于现代.然而,国际上PMIP计划下18个模式的古气候模拟结果未能捕捉北半球大陆中低纬地区冬季升温的气候特征.这些古气候模拟的冬季降温与地质资料揭示的冬季升温存在着巨大差异,反映出仅仅在太阳辐射变化驱动下的古气候模拟存在重大缺陷. 使用含有陆面过程的全球9层大气环流谱模式(AGCM+SSiB),采用现代植被和中全新世植被预置的不同下垫面对6 kaBP气候及其植被影响进行了模拟试验.古植被强迫下的模拟结果表明,中全新世时东亚地区各季均出现升温.尤其是模拟的冬季增温与地质资料重建的气候特征接近,反映了除太阳辐射的变化外,植被的变化对东亚地区中全新世的增温有着重要作用.该模拟结果的意义在于:(1)用具有物理机制的数值化模型并采用实际下垫面边界条件,能够较好地模拟出中全新世气候特征;(2)从动力机制的角度揭示了中全新世气候与现代气候存在巨大差别的原因在于辐射变化和下垫面植被变化;(3)中全新世下垫面植被的改变引起的地表反射率变化使得东亚陆面与西太平洋表面的热力差异随季节发生变化,因而中全新世夏季风环流增强,而冬季风环流减弱,冷空气活动受到抑制,使得中国区域冬季温度增加, 形成暖冬气候特征. 相似文献
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SRES情景下多模式集合对淮河流域未来气候变化的预估 总被引：2，自引：0，他引：2
采用偏差修正/空间降尺度方法处理后的IPCC AR4中8个全球海气耦合模式的集合平均结果,分析了SRESA2、A1B和B1情景下淮河流域未来30 a(2011 2040年)相对于现状(1961 1990年)地面温度和降水的可能变化.结果表明:(1)多模式集合能较好地反映流域现状年、季温度和降水的大尺度空间分布特征;对温度和降水的年内分配过程模拟较好,各月温度集合平均与观测值相差0.2℃左右(冬季各月除外),而降水集合平均与观测值相对误差在5%左右(9月除外).(2)不同情景下未来流域年、季温度一致增加,年温度增加幅度在0.85～1.12℃之间;冬、春季温度增加相对明显,而夏、秋季温度增加并不显著;年际和年代际温度增加趋势显著.(3)不同情景下未来流域年降水有增加趋势,增加幅度为0.13%～5.24%,增幅不明显;降水季节变化有增有减,季节、年际和年代际降水变化较为复杂,不同情景下降水空间变化差异显著. 相似文献
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末次盛冰期以来气候环境经历了低温-升温-高温等诸多场景,成为评估未来气候变化的理想相似型.基于中国东北地区花粉记录,重建末次盛冰期以来特征时期植被格局,为预测未来气候环境变化影响下的生态环境格局提供依据.末次盛冰期(~18000cal a BP),东北地区草原植被急剧扩张,松嫩平原形成大面积的寒旱草甸草原,辽河平原和呼伦贝尔高原也被草原和荒漠占据,中南部平原发育森林草原植被;山地存在寒旱型针叶林和寒温性针阔叶混交林.早全新世阶段(10000~9000cal a BP),东北地区东部山地丘陵区和三江平原地区为针阔叶混交林植被,中部地区仍以草原植被为主,暖温性阔叶林向北有所发展.全新世大暖期( 6000cal a BP),温带针阔叶混交林和寒温带针叶林向北方扩张,落叶松向南略有推进,云冷杉林向北扩展,在小兴安岭东部和三江平原出现高值.落叶阔叶林分布中心向南迁移至长白山南部和辽东半岛.松嫩平原草原区岛状林地增加,辽河平原地区草甸草原植被扩张.增温导致东北地区季风降水增加,有利于暖温型森林植被发育.东北地区全新世暖期是植被发育最好时期,增温导致的夏季风降水增强,可能是植被和生态环境良好的主要原因. 相似文献
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近几年来,国家气候中心己经建立了中国主要四大流域气候对水资源影响评估的模式框架.本文拟进一步证明其中之一的两参数分布式月水量平衡水文模式对长江之上汉江和赣江两子流域径流的模拟能力,结果表明该水文模式对目前气候条件下径流模拟效果较好,运行稳定,可用于实时业务运行.在此基础上,利用ECHAM4和HadCM2两GCM(General Circulation Model)未来气候情景模拟结果及目前实测气候情况,对汉江和赣江两子流域的径流对未来气候变化的敏感性进行评估.经检验,两GCM对未来气候,特别是降水情景模拟存在一定差异,因此,造成径流对气候变化的响应不同,这充分反映了全球模式模拟结果不确定性在气候变化影响研究中的重要性. 相似文献
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横断山地区是中国今后生态保护、清洁能源生产、川藏和滇藏铁路等重大基础设施工程建设的重要布局区.这里高山峡谷纵横,气候和植被分布区域性与垂直地带性显著,孕灾环境复杂,亟待开展横断山地区气候-植被区划,以便有效服务于农业生产与生态建设、山地灾害风险防范和重大工程建设等国家需求.为此,本文基于横断山地区最新划界成果,采用横断山地区及其周边122个气象站点1990～2019年气温、降水量、气压、日照时数、风速、相对湿度等地面观测数据和高精度土地覆被类型遥感反演数据,制定了适用于横断山地区高山峡谷复杂大地貌格局、气象站点稀少、气候和植被分异显著等综合自然地理特征的气候-植被区划方案,并将横断山地区划分为5个温度带、20个干湿区、55个植被小区.该气候-植被区划方案分别以日平均气温稳定通过10℃日数、年干燥度指数、主要植被类型作为划分温度带、干湿区、植被小区的主要指标,且以≥10℃积温、最冷月气温、最暖月气温等为辅助指标.与之前区划方案相比,本方案遴选并优化了适用于横断山地区复杂地形的薄盘光滑样条气候空间插值模型;结合地理探测器,科学厘定了存在争议的气候带(区)间区划指标阈值;提出逐步降尺度窗格划... 相似文献
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基于系统动力学模型和元胞自动机模型的土地利用情景模型研究 总被引：44，自引：0，他引：44
综合自上而下的系统动力学模型和自下而上的元胞自动机模型, 从宏观用地总量需求和微观土地供给相平衡的角度, 充分利用系统动力学模型在情景模拟和宏观驱动因素反映上的优势与元胞自动机模型在微观土地利用空间格局反映上的优势, 发展了土地利用情景变化动力学LUSD (Land Use Scenarios Dynamics model)模型. 利用该模型对中国北方13省未来20年土地利用变化的情景模拟结果表明, 由于LUSD模型充分利用了系统动力学模型和元胞自动机模型的特点和优势, 同时考虑了土地利用系统宏观驱动因素复杂性和微观格局演化复杂性的特征, 因而提高了当前土地利用情景模型的可靠性, 这将在一定程度上为理解土地利用系统的复杂驱动行为, 评估脆弱生态区土地系统变化的潜在生态效应提供帮助. 同时, LUSD模型的情景模拟结果也表明, 农牧交错带地区是中国北方未来20年土地利用变化比较明显的地区, 而耕地和城镇用地则是该区域内变化最为显著的两种用地类型. 相似文献
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应用CN05观测资料,以及参与国际耦合模式比较计划第5阶段(CMIP5)中的26个模式,评估了新一代全球气候模式对东北三省气候变化模拟能力并选出4个较优模式,发现经过筛选得出的较优模式集合平均模拟结果的可靠性得到进一步加强,尤其体现在对气温的模拟上.在此基础上着重分析了多模式集合在不同典型浓度路径(RCPs)下对未来气候变化特征的预估.结果表明:21世纪的未来阶段,东北三省将处于显著增温的状态,且RCP8.5情景下的增温速率(0.53℃/10a)明显高于RCP4.5情景下的速率(0.22℃/10a);空间上,北部地区将成为增温幅度最大、增温速率最高的区域.未来降水将会相对增加,但波动较大,21世纪末期RCP4.5和RCP8.5情景下的降水增加幅度分别为11.24%和15.95%;空间上,辽宁省西部地区将成为降水增加最为显著的区域.根据水分盈亏量,21世纪未来阶段,RCP4.5情景下的东北三省绝大多数地区未来将相对变湿,尤其到了中后期;RCP8.5情景下则是中西部地区将相对变干,其余地区则会相对变湿. 相似文献
20.
根据加拿大中部高精度湖泊钻孔的花粉数据,介绍花粉型组合生态系植被单元和现代类比法模拟古植被的研究方法,报告拟合现代植被和验证生态系区后应用在沉积花粉中、重建过去1000年以来古植被的主要结果．该研究表明,在115°～95°W和40°～60°N的北美中部,花粉模拟的现代植被中的北方林型最佳类比率81％,稀树草地型72％,草原和稀树草地型94％,与北美Ⅱ生态系植被分布基本吻合．钻孔沉积花粉的植被模拟反映了过去1000年北美中部经历了中世纪暖期,具有温暖而干旱的气候;小冰期前期寒冷而湿润,后期寒冷而干旱;20世纪具有显著的增温和转干特征．该项研究可为中国学者采用花粉记录探索过去1000年以来植被变化,尤其是在具有特征气候区域、10～100年时间精度的气候植被研究提供良好的研究途径和科学依据． 相似文献