土地利用/覆盖变化对气候的反馈作用

土地利用与土地覆盖的变化直接反映了引起全球变化的主导因子---人类活动,关于土地利用与土地覆盖变化的研究将有助于加深对全球变化与陆地生态系统相互作用的理解。文中基于地球表面的能量与水分平衡方程,从理论上探讨了土地利用和土地覆盖对于气候的反馈作用,研究表明：①植被对于降水的作用不大,植被的存在有助于减少径流,增加保水能力,对于全球气候变化有减缓作用；②植被对于气候变化的作用是增温还是降温须视具体地点的情况而定；③对于中纬度地区,当下垫面反射率的变化与径流量的变化满足以下关系时：Δｆ＝５Δα×１０ｇ／ｃｍ^２·ｍｉｎ下垫面变化对于地表温度无影响。这表明在制定全球变化对策时必须因地制宜。     

中国西北地区地表植被覆盖特征的时空变化及影响因子分析

归一化的植被指数(NDVI)自然正交分解结果显示,自上世纪80年代初期至1994年前后,中国西北部区域地表植被覆盖呈增加的过程;1994～2000年,地表植被覆盖状况开始退化,植被退化强度空间分布不匀.TOVS云覆盖数据与地表特征时间变化的一致性,间接证明1994年之后西北部地区植被退化的事实.通过降水和NDVI的相关分析,划分出西北地区地表植被覆盖变化气候影响显著区域、气候与人为影响共同作用显著区域.并从气候和人为影响2个方面分析了造成西北部地区地表植被覆盖状况下降的原因.在降水和NDVI相关显著区域,气候干旱因素是造成1994年后植被覆盖退化的主要原因;而黄河等流域1994年后植被退化的区域,气候干旱和人为活动因素是造成植被覆盖退化的主要因素.     

柴达木盆地气候变化的区域显著性及其成因研究

利用1961—2013 年柴达木盆地气温、降水等气象资料和高原季风、西风环流等相关大气环流及植被覆盖数据分析了柴达木盆地气候变化时空规律,揭示了其区域气候变化显著性的成因.研究表明:近53 a 来柴达木盆地气候变化呈显著增暖趋势,年平均气温气候倾向率达0.48 ℃/10 a,增幅明显高于整个青藏高原乃至全国和全球平均水平;滞后于变暖,柴达木盆地气候趋于明显变湿,其降水量和降水日数均呈增多趋势,达到95%以上信度的显著性水平;气候暖湿化具有明显的经向地带性分布规律,气候变暖显著的区域气候变湿相对不甚明显,反之亦然;在全球变化背景下,太阳辐射减小、高原季风趋于强劲、西风环流略弱和盆地植被覆盖恢复并具有明显的经向地带性变化特征,是造成柴达木盆地气候变化具有上述区域特征的气候成因.     

2000～2017年贵州省植被覆盖时空变化特征及其对气候变化的响应

利用MODIS/NDVI数据、近18年来贵州省气象站点数据，辅以时间序列、变化趋势和空间动态变化分析等方法，研究贵州省植被覆盖的时空变化特征；探讨植被覆盖变化对气象因子在地域、变化速率和变化方向方面的时空响应规律。研究结果显示：（1）2000~2017年贵州省植被覆盖呈现显著增加的趋势，增速为0.004/a，夏季NDVI值最高，冬季增加趋势最大；空间上，贵州省植被覆盖格局呈现"南高北低、东高西低"的空间分布特征。在变化趋势上，贵州省植被覆盖呈改善和退化趋势的面积分别占贵州省总面积的94.97%和5.03%。（2）2000~2017年，贵州省气候变化特征是降雨量在年内分布不均，且主要分布在5月至8月；温度在各个季节变化趋势不明显，但是总体呈上升的趋势。气温和降水变化趋势大于零的面积分别占贵州省总面积的98.4%和60.46%，说明在全球暖湿化的大背景下，贵州省大部分地区亦呈温度升高、降水增加的态势。（3）贵州省NDVI与气温的相关性大于降水，但其对降水的滞后性却高于气温。其中，秋季植被受降水影响滞后性最强，其次是夏季。（4）不同气候要素对贵州省植被生长影响具有空间差异性，98.4%的地区NDVI与同期温度均达到正相关水平；NDVI与同期降水并未表现出良好的相关性，但82.63%的地区植被与前一年降水呈正相关水平。植被与降水呈负相关的地区，建设用地、裸地占更大比率，且人类活动在植被变化中的作用不容忽视。     

2000~2020年西南地区植被NDVI对气候变化和人类活动响应特征

研究植被变化及其对气候变化和人类活动的响应机制,对区域生态保护和植被恢复具有重要现实意义.利用MODIS NDVI数据、基于站点的气象数据和土地利用数据,结合Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性分析、残差分析、偏相关分析和复相关分析等方法,基于不同地貌单元,分析2000～2020年中国西南地区植被覆盖时空演变特征及其对气候和土地利用变化的响应特征.结果表明,2000～2020年西南地区植被NDVI整体呈波动上升趋势,上升斜率在空间上呈东南高和西北低的分异格局.气候变化和人类活动对西南地区植被NDVI上升均以促进作用为主,且对广西丘陵植被生长的促进作用强于其他地貌单元.2000～2020年间西南地区植被NDVI与气温和降水呈正相关,与相对湿度和日照时数呈负相关,且温度是影响西南地区植被NDVI变化的气候主导因子.城市扩张在一定程度上减少了区域植被覆盖,但得益于适宜的气候条件以及林业生态工程的实施,西南地区整体植被覆盖以上升为主.研究结果可为西南地区生态保护及经济可持续发展提供科学依据.     

内蒙古植被覆盖变化及其与气候、人类活动的关系

植被覆盖状况是评估生态环境的重要指标。利用GIMMS数据集的8 km分辨率的NDVI数据和气候数据,对内蒙古地区1982—2000年植被覆盖变化进行了分析,并评估了降水与该地区植被的相关关系,在此基础上探讨了人类活动对内蒙古地区植被覆盖变化的影响。研究中采用了相关分析和残差分析,结果表明,在过去19年中内蒙古地区植被NDVI总体上呈轻微上升趋势,且存在着显著的空间差异。同时内蒙古地区植被NDVI与降水有很好的相关性,植被受降水的影响较大。此外,人类活动对内蒙古一些地区的植被变化也起到了建设或破坏的作用。     

小喀湖有机碳记录的慕士塔格地区过去200年温度变化

青藏高原气候变化存在显著空间差异,相对于东部和南部地区,高原西北部的气候变化研究较为薄弱。本文利用慕士塔格地区小喀湖77 cm沉积总有机碳(TOC)序列,高分辨率(平均约3年)地重建了该区1812—2012年的温度变化历史。结果表明:小喀湖沉积物中的TOC主要来自受湖水温度控制的水生生物,其含量指示了流域温度变化。近200年来,慕士塔格地区总体呈现升温特征,在1812—1890年和1970—1980年气候相对寒冷;1980—2004年升温最为剧烈,其次为1864—1914年,分别对应于全球快速变暖和小冰期结束后的升温时期。上述历史有别于我国大陆和北半球的温度变化,即升温幅度最大时期为全球快速变暖期而非小冰期结束后时期(19世纪50年代至20世纪40年代);该区近十年来呈降温趋势,可能是气候由暖转冷的提早表现。慕士塔格温度变化历史既体现了高寒山区对全球变化的敏感响应,又表征了其在全球变化中的区域独特性和超前性。     

三北防护林工程区植被覆盖变化与影响因子分析

利用1982~2006年间GIMMS AVHRR NDVI植被覆盖数据和气象站点气候数据,分析了三北防护林工程区25a来植被覆盖的时空变化特征及其与气温、降水变化的相关性,并在此基础上通过采用残差分析法探讨了人类活动对研究区植被覆盖变化影响的空间格局.结果表明:研究区25a的年植被变化量增加幅度略大于减少幅度,植被覆盖整体呈缓慢上升趋势,其中Ⅰ区和Ⅳ区NDVI值上升最明显(P<0.001),Ⅱ区则呈微弱下降趋势,而四大建设区植被覆盖度有不同程度提高;研究区植被和气温、降水整体呈正相关关系,17.74%的地区植被与气温呈负相关,而6.84%的地区呈正相关,10.60%的地区植被与降水呈负相关,19.53%的地区则呈正相关,植被与降水正相关面积明显大于植被与气温正相关面积,说明降水是研究区植被生长的关键因子;研究区植被残差年际变化显著正相关面积大于显著负相关面积,人类活动对植被建设作用要强于破坏作用,三北防护林建设工程带来的生态效益正在呈现.     

2010～2019年雅鲁藏布江中游植被变化及其对气候因子的响应——以拉林铁路段为例

基于2010~2019年MOD13Q1/NDVI数据,结合研究区地形、1∶100万植被类型图和气象数据,采用趋势分析法、相关分析方法,探讨在气候变化背景下雅鲁藏布江拉林铁路段植被覆盖的时空演变规律及植被与气温、降水的相关性研究。结果表明,2010~2019年研究区生长季NDVI值呈波动上升趋势,增速为0.2%/10a; NDVI值呈四周高中部低,区域植被覆被改善面积(65.66%)大于退化面积(34.34%);植被覆盖变化与同期的降水呈正相关关系,与气温呈负相关;研究区植被生长对降水较气温更敏感,且西部冲积平原、山南宽谷及米林宽谷的灌丛、草原、高山植被和少量的针叶林对水热条件响应较强。     

泾河流域40年的土地利用/覆盖变化分区对比研究

由于泾河流域地理位置的特殊性,气候、降水、地形、人类活动等的区域性,从不同区间的空间角度分析泾河流域的土地利用/覆盖变化情况具有重要的意义。文章利用泾河流域1970s~2006年的4期遥感影像分类结果,结合年降水量由南向北逐渐减少的情况,将流域划分为北、中、南3个功能区,从定量的角度揭示了不同功能区土地利用变化的时空规律,初步探讨了这些规律形成的主要自然,经济和政策成因。结果表明：①1970s~1990s,泾河流域植被覆盖总体呈下降趋势,在20世纪90年代后期开始实行一系列的生态保护措施后,植被覆盖开始恢复;②泾河流域的城镇用地、耕地、林地、高覆盖草地在流域中部和南部分布更广,低覆盖草地则主要分布在流域北部。由于气候、降水等自然条件的变化,人口增加、经济发展等社会因素的影响,流域由南到北,植被恢复速度逐渐趋缓;③流域北部由于自身自然环境条件较差,气候变暖、降水减少、土地退化、水土流失以及相关政策等因素在其土地利用变化中起主要作用。而人类活动、经济发展等社会因素对人类活动强度相对较大的流域中部和南部影响更大。     

气候变化对中国黄淮海农业区小麦生产影响模拟研究

研究首先利用1980-2000年黄淮海农业区10个站点的农业数据对CER ES-W heat动态机理作物模型进行详细的验证,然后将CERESW-heat模型与两个全球气候模式(G ISS和H adley)结合,同时考虑到CO2对小麦的直接施肥作用,模拟了黄淮海农业区10个站点在IPCC SR ES A 2和B2两个气候情景下雨养和灌溉小麦产量和水分利用的变化趋势。得到如下结论:在不考虑CO2直接肥效的情况下,黄淮海农业区雨养小麦全面减产,空间分布特点是西部减产幅度大,东部减产幅度小;在充分灌溉的情况下,灌溉小麦产量维持了现有水平,但灌溉水量增加。因此,在未来该地区水资源短缺的情况下,如何合理利用有限的水资源将成为黄淮海农业区主要面临的问题。在考虑CO2直接肥效的情况下,雨养和灌溉小麦产量都全面增产,雨养小麦的增产幅度明显偏高,灌溉小麦约增产10%～30%,但CO 2的肥效能否充分实现还需要进一步研究证明。     

中国西北地区气候变暖对农业的影响

选取西北地区资料年代较长的171个地面测站1961～2003年日平均气温资料,计算历年≥0℃、≥10℃积温和<0℃负积温,深入研究西北地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明:1987～2003年比1961～1986年的平均值明显增高,尤以最低气温增幅最大,这说明最低气温的变化比最高气温的变化更敏感,西北地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献。冬季升温幅度大于夏季,<0℃负积温绝对值明显减少。西北地区20世纪80年代后期气候明显变暖,热量资源增加,喜温作物面积扩大,越冬作物种植区北界向北扩展,对牧区牲畜越冬度春有利。西北地区气候变暖对农业的负面影响大于正面影响。     

过去20年气候变暖对我国冬季采暖气候条件与能源需求的影响

20世纪80年代中期以来,我国气候变暖,尤其是90年代中期以来的显著变暖,对我国冬季采暖气候条件和能源需求产生了很大影响。论文以全国458个气象台站逐日平均气温为基础,对其影响进行了分析。依照《采暖通风与空气调节设计规范G(B50019-2003)》的规定,确定了采暖初(终)日及集中(过渡)采暖期的划分方法,并采用度日法分析了采暖强度。结果发现与1980年以前时段相比,1985-2004年以及1995-2004年间,我国集中采暖区和过渡采暖区的界线明显北移,尤其110E°以东地区北移最大达2～3个纬距;北方大部地区采暖期长度缩短5～15d,长江以南地区缩短最大达30d以上;北方采暖强度普遍减小200℃以上;理论上由气候变暖导致的我国北方地区冬季采暖耗能降低了5%～30%,长江中下游地区冬季采暖耗能降低了30%以上。     

不同气候带退耕还林对区域气温的影响差异分析

退耕还林改变陆表覆盖状况,导致碳收支和地表能量平衡变化,从而影响区域气温。论文通过定量估算耕地转为林地导致生态系统吸收大气CO₂和地表能量平衡的变化,分析21世纪初10 a中国不同气候区开展退耕还林对区域气候调节的影响差异。结果表明：1）仅考虑碳调节,各气候区退耕还林皆表现为241.6~470.2 Mg CO₂-eq hm^-2的碳蓄积过程,具有2.2~16.5 Mg CO₂-eq hm^-2的碳汇作用即致冷效应,特别是亚热带湿润区。2）仅考虑地表能量平衡,中温带干旱与半干旱区退耕还林引起的净辐射增加程度大于潜热通量的增加程度,因此地表对大气供热表现为增温效应;而亚热带湿润区退耕还林引起净辐射减少及潜热通量增加,青藏高原、中温带湿润区净辐射增加程度小于潜热通量的增加程度,因此地表对大气供热皆表现为致冷效应。3）同时考虑碳调节和地表能量收支,中国亚热带湿润区退耕还林的致冷效应是仅考虑碳调节致冷效应的1.25~1.45倍,而中温带干旱区退耕还林的致冷效应则为仅考虑碳调节效应的近一半。     

Agricultural adaptation to climate change in China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｄａｐｔａｔｉｏｎｒｅｆｅｒｓｔｏｅｆｆｏｒｔｓｔｏｒｅｄｕｃｅｓｙｓｔｅｍ’ｓｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｉｅｓｔｏｃｌｉｍａｔｅ.Ａｍｏｎｇｔｈｅｍｏｓｔｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｃｉｔｅｄｈｕｍａｎｓｙｓｔｅｍｓｌｉｋｅｌｙｔｏｂｅａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｃｌｉｍａｔｉｃｃｈａｎｇｅｉｓａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ.Ｉｔｉｓｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｔｈｅｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓｏｆｇｌｏｂａｌｗａｒｍｉｎｇａｓｉｔｒｅｌｉｅｓｈｅａｖｉｌｙｏｎｔｈｅｗｅａｔｈｅｒａｎ…     

气候变暖对中国夏热冬冷地区居住建筑采暖降温年耗电量的影响

20世纪80年代中期以来的气候变暖,尤其是90年代中期以来的气候显著变暖带给社会经济发展的利与弊,一直以来受到广泛关注。气候变暖对于建筑耗能,尤其是对采暖和降温总耗能的影响很值得研究。论文以主要使用电能进行空间调节的中国夏热冬冷地区为对象,以《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JCJ134-2001》中所规定的采暖、降温耗电量限值为依据,研究了气候变暖对该区居住建筑单位面积采暖年耗电量、降温年耗电量及采暖降温年耗电总量的影响。结果表明,1986年以来的气候变暖,尤其是1996年以来的气候显著变暖,理论上使夏热冬冷地区居住建筑单位面积采暖年耗电量降低;同时增加了相当一部分地区居住建筑单位面积降温年耗电量;除个别地区外,气候变暖理论上使中国夏热冬冷地区居住建筑单位面积采暖降温耗电总量普遍下降。     

气候变化对农业影响评价方法研究进展

近年来,在全球气候变化背景下,气候变化的影响评价研究越来越受到各国科学家和政府的重视,特别是对农业的影响评估研究更为重要.文章主要对观测和模拟在气候变化对农业的影响评价研究中的应用进展进行了介绍,并对该领域未来的研究方向进行了展望,认为加强研究极端天气气候事件的影响;发展农业影响评价集成模式;进一步利用区域气候模式嵌套农业影响评价模式对区域气候变化的影响进行评价,并对其影响的不确定性进行评估.     

气候变暖对西北干旱区农业气候资源的影响

在气候变暖背景下,西北干旱区气候资源变化如何影响农业是该区农业应对气候变化研究的前提与基础。论文根据西北干旱区1961—2007年77个气象站点均一化气温数据和日照时数数据,采用5 d滑动平均和线性倾向估计方法,分析了各农业气候指标的时间变化特征与区域差异。研究表明,霜冻日、暖日、生长期、无霜期、≥0℃与≥10℃活动积温的变化趋势显著且区域特色鲜明。暖日、生长期、无霜期变化呈显著上升趋势,其多年平均值空间分布主要表现为"南高北低"的特征,而霜冻日则相反;≥0℃、≥10℃的活动积温亦呈明显增加趋势(增长率分别为80℃.d/10 a、77℃.d/10 a),且可分为6个空间差异显著的活动积温特征区域。农业气候资源变化对西北干旱区农业生产影响利弊各兼。一方面,干旱区热量资源得以改善,作物生育期延长,天然植被气候生产力显著增加[增长率为15.6g/(m2.10 a)];另一方面,干旱区热害与冷害等极端气温事件增加,光照资源显著减少,水资源严重缺乏和分布不均,这造成了农业生产的不稳定性增加。     

中国北方农牧交错带气候变化特点及未来趋势——基于观测和模拟资料的综合分析

中国北方农牧交错带是中国生态文明建设的一个重点地区。准确评估其气候变化趋势对于该区域可持续发展至关重要。本文的研究目的是在揭示1971-2015年气候变化特征的基础上,分析区域2006-2050年气候变化趋势。为此,本文综合观测和模拟数据分析了区域1971-2015年的历史气候变化以及2006-2050年的未来气候变化。研究发现：1971-2015年,中国北方农牧交错带气候变化呈暖干化趋势,年均气温的增长速率为0.39 ℃/10 a,年降水量的变化速率为-4.60 mm/10 a。2006-2050年,区域气候变化将呈暖湿化趋势,区域总体年均气温的增长速率为0.20~0.50 ℃/10 a,年降水量的变化速率为1.49~15.59 mm/10 a。同时,如果不有效控制温室气体排放,区域气候系统的不稳定性将加剧。2006-2050年,随着温室气体排放浓度的不断增加,区域增温速率从0.25 ℃/10 a增长至0.48 ℃/10 a,降水变化速率从3.97 mm/10 a增长至14.58 mm/10 a。因此,需要高度重视中国北方农牧交错带气候变化的减缓和适应问题,以促进该区域的可持续发展。     

Climate change, water availability and future cereal production in China

Climate scenarios from a regional climate model are used to drive crop and water simulation models underpinned by the IPCC A2 and B2 socio-economic development pathways to explore water availability for agriculture in China in the 2020s and 2040s. Various measures of water availability are examined at river basin and provincial scale in relation to agricultural and non-agricultural water demand and current and planned expansions to the area under irrigation. The objectives are to understand the influences of different drivers on future water availability to support China's food production. Hydrological simulations produce moderate to large increases in total water availability in response to increases in future precipitation. Total water demand increases nationally and in most basins, but with a decreasing share for agriculture due primarily to competition from industrial, domestic and municipal sectors. Crop simulations exhibit moderate to large increases in irrigation water demand which is found to be highly sensitive to the characteristics of daily precipitation in the climate scenarios. The impacts of climate change on water availability for agriculture are small compared to the role of socio-economic development.The study identifies significant spatial differences in impacts at the river basin and provincial level. In broad terms water availability for agriculture declines in southern China and remains stable in northern China. The combined impacts of climate change and socio-economic development produce decreases in future irrigation areas, especially the area of irrigated paddy rice. Overall, the results suggest that there will be insufficient water for agriculture in China in the coming decades, due primarily to increases in water demand for non-agricultural uses, which will have significant implications for adaptation strategies and policies for agricultural production and water management.