Simulating Crop Net Primary Production in China from 2000 to 2050 by Linking the Crop-C model with a FGOALS's Model Climate Change Scenario     

张稳  黄耀  孙文娟  俞永强 《大气科学进展》2007,(5)

Net primary production(NPP)of crop represents the capacity of sequestrating atmospheric CO_2 in agro-ecosystem,and it plays an important role in terrestrial carbon cycling.By linking the Crop-C model with climate change scenario projected by a coupled GCM FGOALS via geographical information system (GIS)techniques,crop NPP in China was simulated from 2000 to 2050.The national averaged surface air temperature from FGOALS is projected to increase by 1.0℃over this period and the corresponding atmospheric CO_2 concentration is 535 ppm by 2050 under the IPCC AIB scenario.With a spatial resolution of 10×10 km~2,model simulation indicated that an annual average increase of 0.6 Tg C yr~(-1)(Tg=10~(12)g) would be possible under the AIB scenario.The NPP in the late 2040s would increase by 5%(30 Tg C) within the 98×10~6 hm~2 cropland area in contrast with that in the early 2000s.A further investigation suggested that changes in the NPP would not be evenly distributed in China.A higher increase would occur in a majority of regions located in eastern and northwestern China,while a slight reduction would appear in Hebei and Tianjin in northern China.The spatial characteristics of the crop NPP change are attributed primarily to the uneven distribution of temperature change.  相似文献   

Simulating Crop Net Primary Production in China from 2000 to 2050 by Linking the Crop-C model with a FGOALS＇s Model Climate Change Scenario     

张稳  黄耀  孙文娟  俞永强 《大气科学进展》2007,24(5):845-854

Net primary production （NPP） of crop represents the capacity of sequestrating atmospheric CO2 in agro-ecosystem, and it plays an important role in terrestrial carbon cycling. By linking the Crop-C model with climate change scenario projected by a coupled GCM FGOALS via geographical information system （GIS） techniques, crop NPP in China was simulated from 2000 to 2050. The national averaged surface air temperature from FGOALS is projected to increase by 1.0℃ over this period and the corresponding atmospheric CO2 concentration is 535 ppm by 2050 under the IPCC A1B scenario. With a spatial resolution of 10 ×10 km^2, model simulation indicated that an annual average increase of 0.6 Tg C yr^-1 （Tg=10^12 g） would be possible under the A1B scenario. The NPP in the late 2040s would increase by 5% （30 Tg C） within the 98×10^6 hm^2 cropland area in contrast with that in the early 2000s. A further investigation suggested that changes in the NPP would not be evenly distributed in China. A higher increase would occur in a majority of regions located in eastern and northwestern China, while a slight reduction would appear in Hebei and Tianjin in northern China. The spatial characteristics of the crop NPP change are attributed primarily to the uneven distribution of temperature change.  相似文献   

基于CASA模型的2005—2019年云南断陷盆地NPP时空变化研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

张鑫彤  吴秀芹 《地球学报》2021,42(3):426-434

净初级生产力(NPP)是研究生态系统中物质和能量流动的基础,NPP的空间分布与区域植被生长状况、地形、气候等因素息息相关,其变化可以反映一个地区生态环境质量状况.岩溶断陷盆地是新生代断裂活动及溶蚀作用共同形成的山间盆地的一种类型,由于其地形复杂、气候反差大且土地抗干扰能力差,石漠化现象极为严重且治理难度大.断陷盆地主要分布在云南东部、四川攀枝花西昌及贵州西部,经过近年来石漠化治理、陡坡地生态治理等为代表的生态环境建设综合治理工作,生态文明建设成效显著,为了进一步探究NPP对生态环境变化的响应,研究了云南省断陷盆地所在县域NPP时空变化情况,利用MODIS影像数据和CASA模型估算了其2005、2010、2015、2019年的NPP值并利用GIS进行分析.结果显示:从时间尺度来看,2005—2019年间云南省断陷盆地NPP平均水平呈现先下降后上升再下降的趋势.从空间上来看,NPP平均值自东向西、自南向北递减.东部、南部地区如师宗县、丘北县、马关县等NPP平均值较高,而西、北部昆明西山区、昆明盘龙区、澄江县、呈贡县等NPP平均值较低,不同地区间差异较大.结合石漠化治理情况来看,石漠化面积变化显著的地区NPP变化也较大,NPP均值在石漠化变化率下降较大的地区有明显升高.NPP的动态变化,说明了云南省断陷盆地近年植被有所恢复、石漠化治理工程取得了一定成效,但仍不够稳定,生态治理仍将是一项长期工程.  相似文献   

基于CASA模型的北京植被NPP时空格局及其因子解释   总被引：2，自引：0，他引：2  

尹锴  田亦陈  袁超  张飞飞  苑全治  花利忠 《国土资源遥感》2015,(1):133-139

以北京为研究区,整合遥感数据、气象数据及其他多源辅助数据,基于改进的光能利用率(carnegie-amesstanford approach,CASA)模型分析了2010年北京植被生态系统净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空分布格局及其主要影响因素。结果表明:12010年北京NPP总量为5.5 Tg C,其NPP的空间分布格局为北部和西部山区总量较高,平原区NPP总量较低;2北京植被NPP的季节变化明显,夏季NPP最大,占全年的62%,冬季最小,仅占3%,春季和秋季分别占全年NPP总量的18%和17%;3北京植被NPP受水分和热量条件限制,不同区域的主要限制因子不同,北部和西部山区自然植被受气温影响较大,平原区农作物生长更容易受降水影响,而在山区向平原过渡区域的植被受太阳辐射变化影响明显。  相似文献   

集成遥感数据的陆地净初级生产力估算模型研究综述     

洪长桥  金晓斌  陈昌春  王慎敏  杨绪红  项晓敏 《地理科学进展》2017,36(8):924-939

净初级生产力(NPP)是衡量碳循环、指导土地利用、评估生态安全、指示环境变化、反映粮食安全等的重要参量,其估算受模型构建机理和生态系统关键地表参数输入的影响。近年来,随着遥感数据的不断丰富和遥感处理技术的快速发展,集成遥感数据的NPP估算模型相较于仅采用气候、土壤等传统观测数据的非遥感模型,在分析时空异质性等方面的优势日益凸显。本文基于Web of Science和CNKI两大数据库,采用文献统计分析方法,系统回顾NPP研究概况及国内外集成遥感数据的NPP估算模型的近期进展;并将集成遥感数据进行NPP估算的模型分为统计模型、光能利用率模型、过程模型及耦合模型四类;重点阐述了各类遥感估算模型的机理、差异性、适宜性及局限性;最后,在分析NPP遥感估算面临困境和科学挑战的基础上,从机理与影响因素、数据基础、参数反演、时空尺度拓展、软硬件支撑等方面对未来研究进行了展望。  相似文献   

黄河流域能源消费碳排放时空格局演变及影响因素——基于DMSP/OLS与NPP/VIIRS夜间灯光数据     

杜海波  魏伟  张学渊  纪学朋 《地理研究》2021,40(7):2051-2065

科学估算并动态监测长时间序列区域能源消费碳排放发展态势,是制定、实施及评估地区碳减排策略的科学依据和基础保障。基于构建的长时间序列可相互比较的DMSP/OLS与NPP/VIIRS两种夜间灯光数据集,本文模拟了2000—2018年黄河流域能源消费碳排放的时空变化特征,并从流域地理分异的角度对其影响因素进行解析。结果表明：① 2000—2018年黄河流域能源消费碳排放呈现总量不断上升但增长速率下降的态势,整体表现出收敛趋势,但还未达到碳峰值;流域内部碳排放总量呈中游>下游>上游的地理分异特征。② 以黄河干流及主要支流为串联的核心城市形成了若干规模不一的高密度碳排放中心。③ 黄河流域碳排放呈显著的正的全局空间自相关,并形成了以晋陕蒙资源型城市为依托的中上游碳排放高-高集聚,以及上游甘青宁地区为主的碳排放低-低集聚。④ 经济发展水平对碳排放空间分异的影响力始终最强,其次为城镇化水平与人口规模,“GDP+”能源结构、能源强度与产业结构所主导的交互作用是导致碳排放持续增长的主要推动力。从构建流域生命共同体的视角出发,结合黄河流域自然环境特点与经济社会特征,并统筹上下游、左右岸、干支流之间的关系,分区施策与分时施策并行,对实现以碳减排为目标的黄河流域生态保护与可持续发展意义重大。  相似文献   

Predicting and assessing changes in NPP based on multi-scenario land use and cover simulations on the Loess Plateau     

JIANG Xiaowei  BAI Jianjun 《地理学报(英文版)》2021,31(7):977-996

Land use/cover change(LUCC)is a major factor affecting net primary production(NPP).According to the LUCC of the Loess Plateau from 2005 to 2015,the LUCC patterns in 2025 in three scenarios were predicted by using the Future Land Use Simulation(FLUS)model.Furthermore,taking the average NPP of various land use/cover types in 16 years as the reference scale,the changes in NPP in multi-scenario simulations are predicted and an-alyzed,and the impact of different land use/cover transfers on NPP is quantified.The results are as follows:(1)The land use/cover changes greatly in the baseline and fast development scenarios,and changes relatively little in the ecological protection scenarios.(2)The changes in NPP in different scenarios reflected the significant difference in the ecological protection effect.All the three scenarios promote an NPP increase,but the ecological protection sce-nario can promote NPP increases the most.(3)The changes in NPP caused by LUCC in the three scenarios reflected the significant difference in the various land use/cover types pro-tection effect.Analyzing and predicting NPP changes in multi-scenario LUCC simulations in the future can provide a theoretical basis for decision makers to judge the future changes in ecological environments and ecological protection effects against different policy back-grounds.  相似文献   

亚热带山地丘陵区植被NPP时空变化及其与气候因子的关系————以湖南省为例   总被引：6，自引：0，他引：6  

陈晓玲  曾永年 《地理学报》2016,71(1):35-48

以湖南省为研究区,采用250 m×250 m空间分辨率的MODIS-NDVI数据,结合相应时间段的气象数据,使用改进的CASA模型,模拟并分析该区域2000-2013年间的植被NPP的时空变化特征,并借助统计分析方法对不同土地覆盖类型中植被NPP的变化趋势及其显著性,NPP与气候因子的相关性进行量化分析.结果表明:① 该区域的净初级生产量年际变化特征明显,年净初级生产量分布在41.62~125.40 Tg C/yr之间,平均值为86.34 Tg C/yr,总体来看,14年间湖南省植被净初级生产量呈波动减少趋势,年际减少趋势为2.70 Tg C/yr;② NPP空间分布差异较大,基本特点是西高东低,南高北低,从西南向东北呈逐渐递减趋势,其中,各植被分区的NPP有明显差异;③ 2000-2013年,湖南省植被NPP呈极显著增加(slope >0,p < 0.01),显著增加(slope > 0,0.01 ≤ p < 0.05),无明显变化(p ≥ 0.05),极显著减少(slope < 0,p < 0.01)和显著减少(slope < 0,0.01 ≤ p < 0.05)的区域分别占总面积的比例为5.40%,2.02%,61.64%,16.79%和14.15%.植被NPP变化趋势总体上显示为减少的趋势,而不同土地覆盖类型的植被NPP变化趋势及显著性存在较大差异,其中草地的NPP变化趋势最为显著,接着依次是森林,其他土地,建设用地和农田;④ 分析不同土地覆盖类型的植被NPP对气候因子的响应,发现NPP与降水量之间的相关关系强于其与温度的相关关系.  相似文献   

过去50年气候变化下中国潜在植被NPP的脆弱性评价   总被引：4，自引：1，他引：3  

苑全治  吴绍洪  戴尔阜  赵东升  任平  张学儒 《地理学报》2016,71(5):797-806

借助动态植被模型IBIS,首先模拟了过去50年（1961-2010年）气候变化下中国潜在植被NPP的动态变化,然后采用IPCC第五次评估报告选定的标准气候态时段（1986-2005年）平均气候状态作为“标准年气候”,并将该气候条件下的潜在植被NPP作为评价基准。通过与基准进行比较,计算每一年潜在植被NPP的波动情况,进而评价该年的气候条件是否使潜在植被“不适应”以及“不适应”的程度,最后根据过去50年的“不适应”次数和程度综合判断气候变化下潜在植被NPP的脆弱性。评价结果显示：在过去50年的气候变化下,天山以南的暖温带荒漠生态系统、北方温带草原生态系统以及青藏高原西部的高寒草原生态系统更容易受到气候变化的不利影响,NPP呈现出较高的脆弱性;而大部分以森林为主的生态系统则不容易受到气候变化的影响,NPP脆弱性较低,其中以常绿阔叶林和针叶林为主的生态系统NPP脆弱性更低。此外,天山以北的温带荒漠生态系统以及青藏高原中部和东部的高寒草原草甸生态系统NPP也呈现出较低的脆弱性。  相似文献   

陕北风沙过渡带植被净初级生产力变化特征及原因   总被引：2，自引：2，他引：0  

倪向南  郭伟  乔凯 《中国沙漠》2018,38(4):889-898

基于光能利用率原理,采用CASA（Carnegie-Ames-Stanford-Approach）模型,实现了2000—2014年陕北风沙过渡带地区植被净初级生产力（NPP）估算,对该地区NPP时空变化以及驱动机制进行了定量化分析。结果表明：（1） 2000—2014年陕北风沙过渡带NPP为6.71×10¹²gC·a^-1,单位面积值为202.57gC·m^-2·a^-1,受地貌和气候特征影响,植被空间异质性强,黄土区植被明显优于风沙区;（2）近十几年来该区域植被得到明显改善,NPP总体增速为10.98gC·m^-2·a^-1（R=0.85,P<0.01）,植被增速存在空间差异,东南部的黄土区植被增长较快,西北风沙区植被增长较慢;（3）2000—2014年,降水、气温和辐射与NPP的相关系数分别为0.54（P<0.05）、-0.25、0.35,三者对植被增长的贡献量分别为3.95、0.71、2.75gC·m^-2·a^-1。这说明降水是气候因素中影响陕北风沙过渡带植被变化的主要因素;（4）近15年的植被恢复过程中,气候和人类活动都是重要的驱动因素,气候因子对植被增长的贡献更大,相对作用达到67.49%。区域内部,不同地区植被的主要驱动源存在差异,东部地区植被受气候因子主导,西部地区植被受人类活动主导。  相似文献