气候变化背景下京津冀地区濒危水鸟潜在适宜区模拟及保护空缺分析

明确濒危水鸟栖息地分布并加以保护对于维持水鸟物种多样性和提高湿地环境质量具有重要意义.自1980年以来京津冀地区水鸟数量出现较大波动,为了分析濒危水鸟潜在分布区域及其变化特征,借助GIS平台和MaxEnt模型,基于2015年濒危水鸟"出现点"信息,定量识别了影响京津冀地区濒危水鸟分布的主要驱动因素和贡献率,并预测了2050年RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5（依次代表低、中、高3种CO₂浓度排放模式）3种气候情景下濒危水鸟的潜在适宜区分布和保护空缺规律.结果表明:①京津冀地区濒危水鸟共有9种,东方白鹳、遗鸥和黑鹳3种濒危水鸟潜在适宜区面积较大.东方白鹳和遗鸥适宜区主要集中于环渤海湾沿岸和北京市中南部,黑鹳则主要集中于北京市南部房山区和东北部.②与2015年相比,2050年RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种气候情景下濒危水鸟适宜区面积均较大,相应适宜区面积增幅依次为96.24%、103.94%和65.51%,适宜区空间分布上向西南和东北方向扩张.③国家自然保护区对濒危水鸟潜在适宜区和热点区的覆盖率较低,相较天津市,河北省和北京市对这两个区域的覆盖不足.④在京津冀地区尺度下,不同情景下保护区覆盖濒危水鸟适宜区比例依次为基准情景（1.26%）> RCP8.5情景（1.11%）> RCP2.6情景（0.70%）> RCP4.5情景（0.29%）,保护区覆盖热点区比例依次为RCP4.5情景（0.83%）>基准情景（0.77%）> RCP8.5情景（0.08%）> RCP2.6情景（0）.研究显示,以单个水鸟为单位分析濒危水鸟潜在适宜区分布格局,能够精准有效地揭示国家自然保护区对濒危水鸟的覆盖情况.      

气候变化对太岳山中部油松单萜烯排放的影响

以全球气候模式NorESM1-M产生的RCP2.6,RCP4.5,RCP6.0和RCP8.5气候变化情景数据和植物VOCs排放计算模型,模拟分析了气候变化对山西太岳山中部油松叶片单萜烯排放速率的影响.结果显示,未来气候变化影响下山西太岳山中部气温呈上升趋势,降水和辐射强度波动大.在RCP2.6,RCP4.5,RCP6.0和RCP8.5情景与基准情景下,油松单萜烯日排放速率在1~210d呈上升趋势,在210~365d呈下降趋势;在未来气候变化情景下比基准情景下高约2μg/（g·d）,在RCP8.5情景下最高;油松单萜烯日排放速率在未来气候变化情景与基准情景下差异在1~95d和296~365d较小,在96~295d波动较大.同时,相比基准情景,单萜烯日排放速率增幅在1~190d较高（增加12%~14%以上）,在191~315d较小（增加9%~13%以上）,在316~365d增加12%~18%以上,在RCP8.5情景下增幅最大（增加14%以上）.另外,油松单萜烯年排放速率在未来气候变化情景下比基准情景下平均高约1000μg/（g·a）以上,在RCP8.5情景下增幅最大（约12%）.说明,未来气候变化将使油松单萜烯排放速率增加.     

基于GIS与群落调查的北京市野生北柴胡资源量测算

以2007年北京市地全区236个群落调查样方数据和典型区域300株野生北柴胡采样数据为基础,采用模型模拟、样方调查、GIS与数理统计等方法,对野生北柴胡分布与资源产量进行研究。结果表明：①北京市野生北柴胡在植物群落中的种群密度介于0～6000株/hm²之间,产量密度范围介于0～683kg/km²之间,密度最大的生境为海拔1 800m左右的山顶杂草草甸;②不同生境下根生物量（Y）与植株地上形态特征株高（x₁）,叶片数（x₂）和分枝数（x₃）显著相关;③北京地区北柴胡资源分布面积为752 937hm²,资源总量约为410t;④北京市野生北柴胡资源的水平分布特征表现为,东部怀柔、密云和平谷等地产量密度低,西部和中部地区密度较高,从垂直变化规律看,北柴胡分布的主要区域集中在海拔100～2 000m的范围内,随着海拔高度的增加,产量密度表现出先增加后减少的总体趋势。     

微生物诱导碳酸盐沉积介导的Cd2+固定

实验室条件下,研究了碳酸盐矿化菌施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和巴氏芽孢杆菌（Bacillus pasteurii）的生长对Cd²⁺的耐受性和固定效果,以及羟基磷灰石对3种菌固定Cd²⁺的影响,通过扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对碳酸盐矿化菌的诱导矿化产物进行了表征.结果表明,3种菌生长过程中B.pasteurii的脲酶活性最强,是P.stutzeri和B.subtilis脲酶活性的10倍左右,且P.stutzeri,B.subtilis,B.pasteurii产CO₃^2-的最高浓度分别为588.19,661.72,1735.18mg/L,培养体系中pH值均呈现升高的趋势,最高pH值分别为8.23,9.06,9.52;Cd²⁺浓度在0~10mg/L范围内对P.stutzeri的生长影响较小,而当Cd²⁺浓度高于1mg/L时则会抑制B.subtilis和B.pasteurii的生长.初始Cd²⁺浓度为0.5mg/L时,培养120h,P.stutzeri,B.subtilis和B.pasteurii对Cd²⁺的固定去除率分别为96.37%,99.40%,97.57%;加入羟基磷灰石能够提高碳酸盐矿化菌对Cd²⁺的去除率.SEM和EDS结果显示,P.stutzeri和B.subtilis诱导形成的矿化产物多聚集在菌体周围或附着在菌体表面,呈球状或网状结构,表面疏松多孔,B.pasteurii的矿化产物附着在菌体表面,结构致密,呈不规则的球状;FTIR分析表明矿化产物中存在CO₃^2-,结合XRD结果,证实3种菌诱导沉淀矿化产物主要是CaCO₃,而Cd²⁺与Ca²⁺会以同晶置换的方式形成CdCO₃晶体,B.pasteurii在诱导矿化的过程中可将Cd²⁺以Ca_0.67Cd_0.33CO₃共沉淀的方式固定.     

CCSM4/WRF-CMAQ动力降尺度预估RCP8.5情景下京津冀地区空气质量的潜在变化

目前,针对气候变化对区域空气质量影响的研究相对较少,并且多采用统计降尺度方法对全球气候模式结果进行处理.采用WRF中尺度气象模式对CCSM4气候模式的CMIP5 RCP8.5情景预估结果进行动力降尺度处理,并为CMAQ空气质量模式提供气象场;在2012年清华大学MEIC大气污染物排放清单的基础上,选取2005年作为气候现状代表年、2049-2051年作为未来气候代表年,对京津冀地区典型月份（1月、4月、7月、10月）的气象及空气质量数值模拟结果进行对比,以此预估气候变化背景下京津冀地区空气质量潜在变化.结果表明,在排放情况不变及RCP8.5情景下,未来代表年与现状代表年相比,京津冀地区以典型月份为代表的年均气象因素整体呈现温度升高,风速、相对湿度及大气边界层高度均降低的趋势;年均大气污染物浓度整体呈现升高的趋势,其中,温度升高约0.8℃,风速降低约0.11 m/s,相对湿度降低约2%,大气边界层高度降低约8 m,ρ（PM_2.5）升高约2.4 μg/m3,ρ（SO₂）升高约1.8 μg/m3,ρ（NO_x）升高约1.0 μg/m3;此外,主要的气象条件（温度、风速、相对湿度、大气边界层高度）中,风速及大气边界层高度的降低可能是造成这些大气污染物浓度变化的主要气象因素,并且风速及大气边界层高度的降低与ρ（PM_2.5）降低的相关系数分别约为-0.44和-0.26.研究显示,气候变化会对京津冀地区造成污染物浓度升高的潜在风险,同时由于现阶段缺乏可用于空气质量模式的未来排放情景数据、在线耦合模式日臻完善,在我国气候-空气质量的研究领域亟待进行更深层次的研究.      

碳化硼促进Psendomonas stutzeri A1501电催化固氮产氨及机制

以Pseudomonas stutzeri（P.stutzeri） A1501为模式固氮菌株、碳化硼（B₄C）为典型电子传递载体构建电催化氮还原体系,探究B₄C添加对该体系固氮产氨性能的影响.结果表明,B₄C能够显著提高P.stutzeri A1501介导的电催化氮还原体系的产氨性能.在0.4g/L投加量条件下,900℃煅烧温度下制备的B₄C（B₄C₉₀₀）的添加能够使电催化体系氨累积量提高117%,这是由于B₄C₉₀₀表面丰富的活化位点能够促进N₂吸附与活化.此外,电化学和光谱学谱图表明,B₄C₉₀₀的添加不仅能够促使P.stutzeri A1501分泌更多的氧化还原活性物质,而且驱动高活性阴极生物膜的形成,进而强化电极电子的长距离传递及利用.     

气候变化对中国夏季臭氧影响

气象条件对近地层臭氧(O₃)的生成有重要影响.为了探讨未来气候变化如何影响中国不同地区的O₃浓度,本研究将全球耦合模式比较计划CMIP5提供的CESM地球系统模式的气候预测数据作为WRF区域气象模式的初始边界条件,降尺度模拟了3种代表情景(RCP4.5、 RCP6.0和RCP8.5)下的未来2046～2055年夏季气候变化情况,并驱动CMAQ区域空气质量模式模拟气候变化对O₃的影响.结果表明,气候变化使中国夏季边界层高度、温度均值和高温天数增加,相对湿度有所降低,近地面风速无明显变化.在气象要素的共同影响下,O₃浓度在京津冀、四川和华南等地区呈现增加趋势,O₃每日最大8 h滑动平均(MDA8)极值在不同情景下增幅为：RCP8.5(0.7μg·m^-3)>RCP6.0(0.3μg·m^-3)>RCP4.5(0.2μg·m^-3).夏季MDA8超标日变化与高温天数变化有较为相似的分布,MDA8超标的发生与高温天...     

GCM预测情景下中国21世纪干旱演变趋势分析

未来气候变化情景下,我国干旱事件发生的趋势具有诸多不确定性。基于国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）中6个GCM模式的未来气候变化情景数据,采用帕尔默干旱指数（Palmer Drought Severity Index,PDSI）,评估了21世纪RCP （Representative Concentration Pathway） 4.5和RCP 8.5情景下我国干旱事件发生的时空变化特征。结果表明：21世纪中后期,由于气候显著变暖而降水变化不稳定,我国将面临广泛的干旱化趋势,其中干旱频次、持续时间和强度都呈显著上升趋势。相对于基准期,干旱事件的空间格局也将发生变化,其中北方地区干旱事件历时和频次明显增加,而南方严重干旱事件的强度加剧。尽管未来气候变化情景下降水小幅增加,但仍不能扭转因增温所导致的区域干旱化趋势。因此,在制订和实施应对气候变化的旱灾预防、减缓及适应性方案和措施时,需要考虑气温和降水变化时空不匹配等因素的影响,从水热两方面调控干旱的不利影响。     

全球变暖和人类居住地地域性变化的影响:鸟类越冬分布的转移

20世纪末,在美国马萨诸塞州的科德角,由于全球变暖的加剧,鸟类越冬出现了向北迁移的现象,这种北移与全球气温异常和当地冬季最低气温上升是分不开的.这一现象以及最近的其它研究结果都表明:最近的20年期间,全球变暖已造成规模大、范围广的生物地理意义上的变化,并对地球生态系统和人类构成了潜在的威胁.由于城市扩展引起的地方生境的变化主要对栖息地偏北的森林鸟类产生影响.在科德角,当地居民居住地扩大对鸟类栖息地分布的影响,在21世纪初,尚不及温室效应的影响大,但是,如果城市继续扩大,也许其影响会不亚干全球变暖.     

2000年以来内蒙古生长季旱情变化遥感监测及其影响因素分析

为探讨内蒙古旱情状况及其影响因素,利用MODIS 16 d合成的植被指数产品数据MOD13A2和8 d合成的地表温度产品数据MOD11A2构建Ts-NDVI特征空间,计算温度植被干旱指数（TVDI）,基于内蒙古2000—2017年生长季每16 d的TVDI分析了近18年来内蒙古生长季旱情时空分布特征,结合气温和降水资料初步探讨了旱情变化的影响因素。结果表明：（1）2000—2017年内蒙古生长季TVDI平均值为0.6,重旱和中旱所占面积最大,其中2007年、2010年为旱情最为严重的年份。内蒙古干旱空间分异明显,西南部以轻旱为主,中部地区以中旱为主,大兴安岭以西的呼伦贝尔草原等地旱情严重。（2）近18年内蒙古生长季干旱程度呈现轻微加重趋势,年际变化值θ_slope介于-0.07~0.7之间,阿鲁科尔沁旗东北部至霍林河一带旱情加重趋势最为严重,阿荣旗和扎兰屯等农业生产地区旱情有轻微加重趋势。（3）2017年内蒙古生长季以区域性和局域性干旱为主,6月和9月干旱最为严重,呼伦贝尔草原和鄂尔多斯高原西部干旱发生频率高且程度重。（4）内蒙古干旱影响因子分析结果表明,TVDI值与气温呈正相关、与降水和坡度呈负相关、与小于1300 m的高程呈正相关、与大于1300 m的高程呈负相关关系。内蒙古生长季TVDI与气温和降水偏相关分析结果表明,锡林郭勒盟苏尼特左旗北部、呼伦贝尔鄂伦春自治旗和呼伦贝尔草原等地旱情与气温正相关关系较为显著（P<0.01）,锡林郭勒盟东北部干旱情况与降水负相关关系较为显著（P<0.01）,其中,气温对旱情的影响强于降水。     

基于区域气候模式CCLM的中国极端降水事件预估

选用中国气象局国家气候中心由逐日观测资料插值而成的格点化观测数据集,评估了区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)对中国极端降水的模拟能力,并对2016—2050年中国极端降水事件进行预估。文中主要采用强度-面积-持续时间(Intensity-Area-Duration,IAD)方法,识别了既定时间尺度下具有一定强度和影响面积的极端降水事件,分析未来中国极端降水事件的特征和变化趋势,结果表明:1)区域气候模式CCLM对中国极端降水的空间分布和变化趋势均有较强的模拟能力;2)2016—2050年中国极端降水事件整体呈增加趋势,RCP 8.5情景下变化更为显著,事件强度更大;3)未来不同情景下,均有可能发生强度或影响面积超过基准期最大值的事件,其中影响面积大的事件多发生在华北和东北,强度大的事件多发生在西南和华南。     

Greenhouse gas scenarios for Austria: a comparison of different approaches to emission trends

In the present paper, national and externally organized projections of greenhouse gas emissions for Austria were compared to gain insight on the underlying scenario data assumptions. National greenhouse gas emission trends extend until 2030, an assessment of European Union (EU) countries to 2050. In addition, data for 2000–2100 was extracted from the global emission database described by the Representative Concentration Pathways (RCP). By identifying trends in these projections, it was possible to produce (a) a long-term assessment of national scenarios until 2100, (b) an assessment of the ambition level toward national climate strategies, and (c) a standardized method to compare trends across countries. By extracting RCP data, Austrian’s methane, nitrous oxide, and carbon dioxide emissions up to 2100 could be projected for all sources as well as specific sectors. With respect to the RCP scenario emission data, national projections did not seem to employ the mitigation potentials available for the most stringent RCP scenario, RCP2.6. Comparing projections that supported the EU Climate Strategy 2030 with national projections revealed similar trends. Because RCP2.6 is the only scenario consistent with a 2 °C global warming target, and it is much more ambitious than any of the national or European projections, further measures will be required if Austria is to adequately contribute to this widely accepted policy goal.     

黄淮海平原冬小麦种植的气候变化适应评估

水资源短缺影响黄淮海平原农业稳定和可持续发展。气候变化情景下,农业用水紧张的问题可能进一步加剧,种植制度和作物品种区域布局将面临调整。论文利用IPCC 5三种代表性温室气体浓度排放路径（RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5）的多模式集成数据,基于VIP（soil-Vegetation-atmosphere Interface Processes）生态水文模型,模拟了2011—2059年黄淮海平原二级子流域的水资源盈亏变化。在此基础上,针对水分亏缺最严重的子流域,设计无外来调水和维持2000—2010年调水总量水平的两种流域地下水采补均衡情景,对冬小麦种植区域的合理布局及其对产量的影响进行评估。结果表明,2050年代黄淮海平原农作物蒸散量增幅大于降雨量增幅,北部地区水分亏缺量将增加,南部地区水分盈余量则减少。在低到高的排放情景下,全区域水分盈余量下降0.1%~14.1%。两种地下水采补均衡情景下,2050年代黄淮海平原冬小麦种植面积应分别减少9.8%~11.3%和7.0%~8.8%,相应产量分别增加0~11.9%和3.0%~15.9%。适当减少冬小麦种植面积,可有效减缓黄淮海地区农业水资源的不足,保护生态环境,促进农业可持续发展。     

Climate change impacts on groundwater resources in Mekong Delta under representative concentration pathways (RCPs) scenarios

Groundwater is the essential resource for various uses and have a great economic importance especially in the areas like Mekong Delta, which is the home for some 18 million people and produces a half of Vietnam’s rice and contributes substantial part of the country’s gross domestic product (GDP). Sustainable use of the groundwater resource is threatened by its uncontrolled abstraction and climate change. This study assesses groundwater resources in Mekong Delta aquifer system in the context of climate change. A set of models are used for the purpose. Groundwater recharge and its spatial variation are estimated using WETSPASS model, groundwater level and storage are estimated using MODFLOW and future climatic conditions in the area are developed by downscaling the data of five General Circulation Models (GCMs) retrieved from CMIP5 data portal. Two representative concentration pathways (RCPs) scenarios (RCP4.5 and RCP8.5) are considered for projecting future conditions of groundwater resources. Results reveal that the future average annual temperature is projected to increase by 1.5 °C and 4.9 °C by the end of the 21st century under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, respectively. Future rainfall is projected to increase in wet season and decrease in dry season. Groundwater recharge is projected to decline in short-, medium-, and long-terms. As a result, groundwater levels and storage are also projected to decline in future. These findings may help decision-makers and stakeholders for devising sustainable groundwater management strategies in Mekong Delta.     

Climate change favors rice production at higher elevations in Colombia

Rice (Oriza sativa) feeds nearly half of the world’s population. Regional and national studies in Asia suggest that rice production will suffer under climate change, but researchers conducted few studies for other parts of the world. This research identifies suitable areas for cultivating irrigated rice in Colombia under current climates and for the 2050s, according to the Representative Concentration Pathway (RCP) 8.5 scenario. The methodology uses known locations of the crop, environmental variables, and maximum entropy and probabilistic methods to develop niche-based models for estimating the potential geographic distribution of irrigated rice. Results indicate that future climate change in Colombia could reduce the area that is suitable for rice production by 60%, from 4.4 to 1.8 million hectares. Low-lying rice production regions could be the most susceptible to changing environmental conditions, while mid-altitude valleys could see improvements in rice-growing conditions. In contrast to a country like China where rice production can move to higher latitudes, rice adaptation in tropical Colombia will favor higher elevations. These results suggest adaptation strategies for the Colombian rice sector. Farmers can adopt climate-resilient varieties or change water and agronomic management practices, or both. Other farmers may consider abandoning rice production for some other crop or activity.

     

海平面上升和土地利用驱动下红树林生境脆弱性研究

为了探索海平面上升(SLR)和土地利用导致的红树林生境潜在变化,本文以我国红树林分布最集中的雷州半岛为研究区域,基于SLAMM模型和景观生态模型建立了红树林生境脆弱性指数,设置4个SLR-土地利用组合情景(SLR4.5-土地开发利用、SLR4.5-土地自然转换、SLR8.5-土地开发利用、SLR8.5-土地自然转换),预测2050年雷州半岛红树林的生境变化和脆弱程度,并提出应对环境变化的管理策略.结果表明,(1)SLR和土地利用双重压力的叠加将造成红树林生境的显著退化,预测生境面积将减少16.59%～25.61%,减少地点集中在铁山港、安铺港、湛江港、雷州湾和流沙湾沿岸.(2)在土地自然转换情景下,尽管仍应对着海平面上升的压力,红树林潜在生境面积可增加44.66%～67.74%,增加的区域集中在岸线往内陆方向和沿水系向内陆延伸的两岸,但新增生境面临着破碎化程度高的问题.(3)在所有情景下均呈现红树林迁出现有保护区的趋势,保护区内红树林面积由5949.8hm²下降至4732.1～5192.9hm².(4)高脆弱区主要分布在雷州湾、湛江港近岸和流...