气候变化对长江源地区高寒草甸生态系统的影响

近十几年来,长江源区气候暖干化趋势明显,冰川退缩、湖泊萎缩、草场退化、土地沙漠化、水土流失等环境问题日益严重。高寒草甸是长江源地区主要的植被类型之一,在全球变化影响下,以耐低温寒冷的嵩草属（Kobresia）植物为建群种的高寒草甸将面临更严重的生态胁迫。以长江源地区高寒草甸生态系统为研究对象,采用国际通用的生物地球化学模型模拟高寒草甸生物量、生产力和土壤有机质等的动态变化,并综合考虑人类活动对生态系统生产力和营养元素生物地球化学循环的影响,探讨了全球气候变化对高寒草甸生态系统可能造成的影响。     

代表性浓度路径情景下宁夏草地动态演变的预测与模拟

西部地区是我国乃至亚洲的重要生态屏障.因此,遏制由于长期过牧导致的草地退化,保障西部地区生态系统功能,促进西部地区畜牧业和经济社会可持续发展具有重要的研究意义.本研究以宁夏回族自治区作为典型区,收集了宁夏土地利用数据、自然环境数据和社会经济数据,创建了联立方程组模型,研究了自然环境条件和社会经济因素对草地过牧与退牧过程的驱动机制.驱动分析结果显示对于草地过牧过程,气候因素是草地面积退化的重要影响因素,人口压力也在这一过程中起着决定性作用,交通条件较发达的地区,人类活动较频繁,对于草地生态系统破坏也相对较严重;而宁夏退牧过程的主要驱动因素之一是区域原有生态环境,经济要素也是决定退牧意愿的重要影响因素,国家政策是退牧过程的外在推动因素.基于宁夏土地利用规划和1PCC公布的RCPs情景数据,设计估算了规划情景和气候情景下的土地利用需求,然后基于草地动态演变的驱动机理,本文应用土地系统动态(DLS)模拟系统预测了2010-2030年在RCPs情景和规划情景下研究区域草地面积和草地质量的空间分布特征和变化趋势.研究结果表明,规划情景下,研究区域草地面积随时间呈逐渐减少的态势,AIM气候模式下草地面积的变化态势与规划情景相似,但是减少的幅度比规划情景小,而MESSAGE气候模式情景下草地面积变化呈先减少后有小幅增加的态势.三种情景下,草地面积减少的区域主要集中在低密度草区,部分是在中密度草区.总的来看,无论是哪种情景,未来2010-2030年过牧与退牧这种相逆的现象不断减弱,但是并没有消失.这些研究结论将为西部干旱区生态环境保护、草地资源开发利用与保护、畜牧业发展规划提供重要的决策参考信息.     

我国南方不同类型草地生产力及对气候变化的响应

为进一步明晰南方不同类型草地的碳源汇关系,预测未来气候情景下可能的碳循环特征,利用本地参数化的BIOME-BGC模型对2001~2010年低山丘陵草原化草甸、典型草山草坡和典型山地草甸样地净初级生产力(NPP)与净生态系统生产力(NEP)进行了模拟估算。不同类型草地的NPP和NEP 10年间变化趋势不同,低山丘陵草原化草甸、典型草山草坡和典型山地草甸的NPP平均值分别为357.17、232.4和191.96gC/(m2·a);NEP的平均值分别为3.25、21.28和81.96gC/(m2·a)。3种类型草地NPP与温度之间存在显著的正相关关系,NEP与温度之间存在着显著的负相关关系;本模型模拟的NPP和NEP与年平均降水量之间相关性不明显。未来气候情景C1P-1T1下(CO2浓度倍增,年均温增加2℃,降水减少10%),低山丘陵草原化草甸样地NPP增加26.93%,NEP增加160%;典型草山草坡样地NPP增加62.20%,NEP增加153%;典型山地草甸样地NPP增加135%,NEP增加206%。3种南方草地类型在未来气候情景下都将有一定的碳汇增长潜力,其中以典型山地草甸的碳汇潜力最为明显,与降水量相比受温度变化的影响相对较大。     

近51年川滇地区气候暖干化与旱涝灾害趋势判断

为揭示川滇地区气候特征与旱涝灾害趋势，以川滇地区70个气象站点1961～2011年的逐月气温、降水资料为基础,采用线性回归、五年滑动平均、M K突变检验、反距离加权空间插值、Z指数法、Morlet小波变换等方法，对川滇地区气候变化特征与旱涝灾害进行了分析。结果表明：近51 a川滇地区气温以021℃/10 a的速率增加；降水量以1076 mm/10 a的速率减少；尤其是20世纪90年代末期以来正经历着以增温和变干为趋势的气候变化特征，气候暖干化趋势明显。近51 a川滇地区年旱涝灾害总的趋势是向干旱发展，以2000年为转折点，2000年以前该区多涝灾，2000年后多旱灾，这与该区的气温与降水变化一致，气候暖干化的结果直接导致了旱灾加剧。川滇地区春、冬两季旱涝年际周期变化规律强，Z指数呈上升趋势，降水量增加；夏季旱涝周期变化十分显著，旱涝灾害程度加剧，干旱化趋势明显；秋季旱涝变化周期性不强，呈弱干旱化趋势发展     

岷江上游干暖河谷与元江干热河谷的气候特征比较研究

利用岷江上游和元江（红河上游）河谷区的多年气象观测资料,通过对两河谷区的光、热、水、风等气候因子的综合分析、比较,得出结论：两河谷区的日照时数均较多,日照充足,干热河谷的日照时数要比干暖河谷多。干热河谷的平均温度要比干暖河谷要高。两河谷均是气温的年较差较小,月较差较大;降水的地区差异大,有明显的干雨季之分,降水均集中在雨季,降水量干热河谷多于干暖河谷;两河谷均是山谷风大,定时风显著,风速均是干季大,雨季小。两河谷局地小气候均呈现复杂多样特征。在干热河谷中上段,光热资源较丰富,而水分资源不协调,导致水分构成了该地区发展的主要限制因子;而在干暖河谷中上段,光照可满足需要,热量和水分不足,构成了限制因子,特别在中段河谷的部分地区缺水更甚,干旱年份可影响到树木生长。对两河谷气候特征的对比、分析, 可为两流域在退耕还林、山地生态环境的治理和恢复提供科学依据。     

兰州与江汉平原有机碳同位素的古气候指示意义对比研究

选择以干冷气候为主的兰州和温暖湿润的江汉平原作为研究区域,结合其他多种指标和研究区的岩性特征,对有机碳同位素δ13Corg的古气候指示意义进行了初步探讨。结果表明,在兰州地区,δ13Corg值波动反映C3/C4植物比例的改变,指示温度变化。δ13Corg值偏正时,表明C4植物含量较大,反映温度较高,而δ13Corg值偏负时,表明气候较冷;江汉平原δ13Corg值主要反映降水信息, δ13Corg值偏负时指示相对暖湿气候,δ13Corg值偏正反映气候偏干。δ13Corg等指标同时还揭示了末次盛冰期以来两地古气候类同特征：即12.0 ka BP之前气候相对偏干;在全新世晚期,气候波动中转暖。不同之处表现为：约在12.0~10.0 ka BP,当兰州气候还很干冷时,江汉平原已进入暖湿的冰后期;而在全新世早中期,当兰州气候转为暖湿时,江汉平原气候则表现为略偏干。     

三江源高寒草甸下溪流溶解性有机碳的季节性输移特征

溶解性有机碳（DOC）在生态系统中起着重要作用，但河流DOC输移动态及其对气候变化和多年冻土退化的响应还不清楚。对青藏高原三江源地区高寒草甸下8条小流域河流于2016年8月至2017年7月进行逐月采集水样，同步测定流量，在室内对DOC浓度进行分析，研究河流DOC浓度和输移通量的逐月变化规律以及对降雨和温度逐月变化的响应。结果表明：（1）DOC的年平均浓度介于4.05±1.20~6.55±2.86 mg·L-1之间，均值为5.30 mg·L-1；DOC平均浓度与流域内高寒沼泽草甸（ASM）覆盖面积比例呈显著线性负相关，而与高寒草甸（AM）呈显著线性正相关；此外，有多年冻土发育的流域内河流平均DOC浓度明显高于无多年冻土发育的流域。（2）DOC浓度随季节性气温的变化呈现较大的变异性，在-8~2℃气温回升的过程中，DOC平均浓度随气温的升高呈急剧上升的趋势，在随后2~13℃气温继续升高到最高的过程中，DOC平均浓度又急速降低，而在之后13~-8℃气温下降的过程中，DOC平均浓度呈一个缓慢降低的趋势，并在12月达到最低。（3）DOC平均输移通量也显示出较大的季节差异，其范围为0.006±0.000 5~3.01±0.74 kg·km-2·d-1，均值为1.12±0.81 kg·km-2·d-1；DOC输移通量与流域内平均径流量显著线性正相关，DOC的输移主要集中在春季融雪期和夏季丰雨期。气候变暖会导致多年冻土活动层厚度增加，因此，温度增加导致DOC输移增加的结果提示，气候变暖可能会增加青藏高原高寒草甸区河流对有机碳输移和释放。     

关于我国北方沙化农牧混合的可持续发展问题

东起柯尔沁草地南缘，西至鄂尔多斯台地南缘的北方少化农牧混和地带，正在面临着草地沙漠化的严峻挑战，本文从如下角度分析了影响该地区可地续发展的因素；农－林－牧的资源配置，农民对沙地草地改良技术的消极态度及背后隐藏的理性原因，经济政策和市场机制，土地的制度安排；农民在治理沙化草地中的潜在作用等，然后，得出了基本的结论和建议 。     

三江源地区人类活动对植被覆盖的影响

基于1999-2010年SPOT VEGETATION旬值NDVI数据,并结合偏相关分析、线性趋势等方法对三江源地区影响植被覆盖变化的主要气候因素进行了判断,从而利用主要气候因子进行线性拟合,进而得到残差趋势来反映人类活动对植被覆盖的影响。结果表明:①1999-2010年三江源地区平均植被覆盖由东向西逐渐减小。12年间,植被覆盖呈改善趋势,平均变化率为0.047/10a。山地草原改善最为明显,其次为高寒草甸、高寒草原和常绿针叶林,亚高山、高山植被,矮半灌木荒漠改善趋势最不明显。黄河源区变化率最高,其次是长江源区和澜沧江源区,高寒荒漠草原区改善效果最差。②三江源地区大部分区域植被覆盖主要受气温影响,其次在黄河源区北部、长江源区中东部分布有降水影响区以及水热共同影响区。常绿针叶林受水热共同影响,高山、亚高山以及高寒植被主要受气温影响,山地草原主要受降水量影响。③1999-2010年,三江源地区平均残差趋势为0.018/10a,表明人类活动对三江源地区的植被覆盖变化呈正影响。人类活动对山地草原的正影响作用最强烈,其次是山地常绿针叶林,其他由大到小依次为高寒草甸、高寒草原、高山植被、亚高山植被和高寒匍匐矮半灌木荒漠。黄河源区和澜沧江源区受人类活动的正影响作用较强且相当,其次为长江源区,高寒荒漠草原区受人类活动影响最小。     

长江下游地区过去300年的气候变化

采用重建的合肥年冬季温度序列和降水序列分析了长江下游地区过去300年的气候变化。在温度序列中，18世纪的大部分，19世纪中期和20世纪的温度较为温暖，最暖的十年出现于1990s，而最冷的年代为1870s，该温度序列与邻近其它地区重建的温度序列具有很好的一致性。降水序列显示年至多年尺度的气候波动，湿期发生于1730s-1760s，1844-1854年，1866-1910年，而干期出现于1806-1825年，1855-1867年，以及20世纪的大部分。温度和降水间的关系表明，在年至十年尺度上，该地区气候变化主要以暖干或冷湿为主。     

云南金沙江流域主要森林植被类型分布格局

云南金沙江流域具有复杂的地形地貌,从地貌格局及气候系统差异上,可将该区域的森林植被类型分异划分为3个区,即西部高山峡谷区、中部中山峡谷和滇中高原区、东部中山山原峡谷区,不同的区域决定不同的植被类型,而典型的植被类型具有指示特定区域的作用。通过分析,把云南金沙江流域不同区域的植被特点、类型进行了阐述。对于该区域的植被恢复,特别是植被类型,是遵照自然规律的原则,保证恢复效果的重要举措。同时,对不同区域森林植被类型及不同区域森林植被垂直差异的论述,阐明了云南金沙江流域不同区域的顶极和亚顶极植物群落,为人工按“近自然化”的原则恢复森林植被提供了参考依据。     

西南地区近14a植被覆盖变化及其与气候因子的关系

基于1999~2012年NDVI数据,结合气温和降水资料,运用GIS和RS技术,分析了西南地区近14a植被覆盖的时空变化特征及与气温、降水的关系。结果表明:(1)该区植被生长良好,各植被类型NDVI均呈显著增加趋势。空间整体表现为改善状态,改善面积远大于退化面积,严重退化区仅占1.18%。退化区分布于横断山地北部、四川盆地东部以及云贵高原中部。(2)植被覆盖变化将以良性发展为主,但强持续性的退化区和弱持续性的改善区应值得关注;强持续性的退化区主要分布在横断山地中北部、云贵高原中西部、若尔盖高原中部、四川盆地与若尔盖高原相交区域;草原强持续性的退化面积最大,针阔混交林强持续性的改善面积最大。(3)NDVI与温度存在明显的正相关关系,而与降水及干旱指数变化的关系不太明显,温度是影响该区植被变化的主要自然因素。     

The impact of global warming on winter tourism and skiing: a regionalised model for Austrian snow conditions

Possible climate change will modify snow-cover depth and change the characteristics of winter tourism and skiing districts. Our model describes seasonal snow-cover depth related to altitude in six Alpine climate regions as the best fit of all snow stations. Data cover 30 winter seasons (November to April values) from 1965 to 1995. We modified the data according to a scenario of temperature and precipitation change (2 °C warming, no precipitation change) and achieve a new simulated snow-cover depth. The indicators MARP (mean altitude of resident population) and MASPSL (mean altitude of starting point of ski lifts) serve as references for “critical altitudes” of Austrian districts. A warming implies a reduction of snow in all districts, but the loss is overproportional in lower altitudes. The direction of economic impacts is clear – income losses and adaptation costs – but magnitude and time frames remain uncertain. Received: 24 February 1999 · Accepted: 15 May 1999     

Impacts of climate change on Chinese ecosystems: key vulnerable regions and potential thresholds

China is a key vulnerable region of climate change in the world. Climate warming and general increase in precipitation with strong temporal and spatial variations have happened in China during the past century. Such changes in climate associated with the human disturbances have influenced natural ecosystems of China, leading to the advanced plant phenology in spring, lengthened growing season of vegetation, modified composition and geographical pattern of vegetation, especially in ecotone and tree-lines, and the increases in vegetation cover, vegetation activity and net primary productivity. Increases in temperature, changes in precipitation regime and CO₂ concentration enrichment will happen in the future in China according to climate model simulations. The projected climate scenarios (associated with land use changes again) will significantly influence Chinese ecosystems, resulting in a northward shift of all forests, disappearance of boreal forest from northeastern China, new tropical forests and woodlands move into the tropics, an eastward shift of grasslands (expansion) and deserts (shrinkage), a reduction in alpine vegetation and an increase in net primary productivity of most vegetation types. Ecosystems in northern and western parts of China are more vulnerable to climate changes than those in eastern China, while ecosystems in the east are more vulnerable to land use changes other than climate changes. Such assessment could be helpful to address the ultimate objective of the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC Article 2).     

Dynamics of vegetation in the tundra-taiga ecotone on the Kola Peninsula depending on climate fluctuations

The dynamics of northern forest boundary and the state of vegetation in the tundra-taiga ecotone in the northwestern Kola Peninsula have been evaluated using Landsat satellite images obtained in 1986 and 2005, the years encompassing the period of recent climate warming. Values of the normalized difference vegetation index (NDVI) in these years have been calculated to construct a differential index image reflecting changes in the vegetation. Its analysis has revealed an increase in the density of open forests and in the thickness of dwarf shrub vegetation, which has expanded to the lichen tundra.     

江河源区主要自然生物资源概述

广袤的草地、特有的高寒湿地以及丰富而有又独特的生物多样性是江河源区重要的自然生物资源。草地占江河源区总土地面积的84.53%,是源区畜牧业经济发展的基础,同时也是长江、黄河和澜沧江三大江河的源头区域,为江河中、下游地区生态环境稳定和经济持续发展提供无可替代的服务。江河源区是世界上海拔最高的高寒湿地主要分布区,湿地总面积达8 000 km2。江河源区独特的生态环境孕育了种类繁多的特有动、植物种类,源区约有哺乳动物、鸟类和鱼类133、249和219种,牧草植物、药用植物、食用植物和观赏植物约800、808、80和400种,是世界海拔最高的生物多样性集中分布区。然而,由于超载放牧、盲目采挖、盗猎等不合理的开发和利用以及气候变化等诸多因素的综合影响,江河源区草地生态系统退化、高寒湿地萎缩、生物多样性锐减等生态环境危机不断加剧。正确权衡江河源区自然生物资源的短期经济价值及其所拥有的巨大生态公益和潜在开发价值,科学决策,保护江河源区自然生物资源迫在眉睫。     

全球升温1.5℃与2.0℃情景下长江中下游地区极端降水的变化特征

基于长江中下游地区1961~2100年区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)模拟与1961~2005年气象站观测的逐日降水数据,通过统计计算年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率4个极端降水指数,研究全球升温1.5℃与2.0℃情景下,长江中下游地区极端降水的时空变化特征。结果表明:(1)全球升温1.5℃情景下,年降水量相对于1986~2005年减少5%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加7%、33%和4%;概率密度曲线表明,年降水量均值下降,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值上升,极端降水方差增大;年降水量、强降水量和暴雨日数在空间上表现为南部增加北部减少,极端降水贡献率则相反。(2)全球升温2.0℃情景下,年降水量下降3%,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别上升15%、46%和15%;年降水量均值稍有减少且方差稍有上升,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率均值和方差明显增加;年降水量减少区域位于长江主干以北,强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率表现为绝大部分地区增加的空间变化特征。(3)全球升温由1.5℃至2.0℃时,年降水量、强降水量、暴雨日数和极端降水贡献率分别增加3%、7%、10%和11%;随升温幅度的增加极端降水均值和方差上升;极端降水呈增加态势的范围扩大。因此,努力将升温控制在1.5℃对降低极端降水的影响具有重要意义。     

海平面上升对长江三角洲地区的影响评价研究

气候变暖导致的全球性海平面加速上升严重威胁着沿海国家和地区的持续发展。作为世界五大三角洲之一的长江三角洲及其邻近地区，其地势低平，人口稠密，经济发达，因而所受海平观上升的威胁更加严重。根据ＩＰＣＣ拟定的方案，对于未来海平面另速上升所造成的沿海地区脆弱性影响评价，取海平面上升３０、６５和１００ｃｍ三种情况进行研究，本地区内岸段是我国海岸侵蚀最为严重的岸段。长江口的潮水上溯使盐水入侵、造成水质恶化，海     

Latitudinal pattern in species diversity and its response to global warming in permafrost wetlands in the Great Hing’an Mountains, China

Permafrost wetlands are one of the most sensitive plant communities in response to global warming. Global warming could induce natural plant communities to shift into cooler climate zones, or extirpate. To understand how plant communities in permafrost wetlands are affected by global warming, we examined the patterns of plant species diversity in the 24 permafrost wetlands in the Great Hing’an Mountains along a latitudinal gradient. This gradient was characterized by a northward decline in mean annual temperature (Δ = 3.5°C) and mean annual precipitation (Δ = 38.7 mm). Our results indicated that latitudinal patterns in species diversity existed in the permafrost wetlands. The numbers of family, genus and species, the Gleason index and Shannon-Wiener index for shrubs decreased linearly with decreasing latitude, but increased for herbaceous plants. The latitudinal patterns in species diversity had influenced strongly by temperature. Simple linear regression yielded about 2 decreases in shrub number and 9 increases in herbaceous species number with an increase of mean annual temperature by 1°C, with 0.33 decreases in shrub diversity and 0.29 increases in herbaceous species diversity. If temperature warms 3.7°C by 2100, herbaceous plants might increase in the permafrost wetlands, with species number increasing 48% or 6 times and species diversity increasing 40% or 2 times; and some shrub species might decrease and even disappear in part of the areas with lower latitude, with species number decreasing 50–100% and species diversity decreasing 69–100%. The permafrost wetlands in the Great Hing’an Mountains might continue degenerating and shift northward with global warming over the next century.     

Vegetation and climate

Over the last two centuries, man's activities have caused a 30% increase in the atmospheric concentration of CO₂, with continued increases seeming inevitable. This change in CO₂ concentration will act on vegetation, both directly and indirectly through global climatic change. It is well established that, on a global scale, patterns of vegetation and climate are closely correlated. Such correlations indicate that climatic change will cause the distribution of vegetation to change. However, the use of correlations for predicting vegetation responses to climatic change is fundamentally unreliable because correlations have no mechanistic underpinning of causation. This paper outlines a mechanistic model for predicting the equilibrium state between current climate and vegetation. It is also used to indicate the sensitivity of global vegetation to the changed climate associated with a doubled CO₂—greenhouse scenario. The interpretation of this static model is discussed in terms of rates and patterns of vegetation change.