山西省气溶胶光学厚度时空变化特征及气候效应分析

利用山西省109个气象台站1981—2016年地面能见度、水汽压和气象资料,反演并分析了山西省气溶胶光学厚度(AOD)的时空分布及长期变化特征,结合气温资料,揭示了AOD在山西省气候变化中的作用。研究显示,山西省气溶胶光学厚度多年平均值为0.23,大体呈由北向南逐渐增加,由中部盆地向两侧山地逐渐减小的特征。山西省AOD上升特征明显,平均每10年上升0.01,然而上升趋势并不完全呈线性,在2008—2013年出现了明显的低谷。冬季、夏季和秋季AOD都呈显著上升趋势,其中以冬季上升幅度最大。山西72%的地区AOD呈上升趋势,多集中在太原盆地、临汾盆地、运城和长治盆地。近年来,山西省气温存在1个显著升温过程(1981—1998)和1个升温停滞过程(1999—2016),气溶胶对山西省1981—1998年间的气候变暖有一定的减缓作用,尤其对冬季增温有显著减缓作用,即山西省AOD越大的地区,冬季气温增速越慢,冬季AOD每增加0.1,平均气温增速减小0.019℃·a~(-1),最高气温增速减少0.020℃·a~(-1)。此外,山西省AOD与气温日较差存在显著负相关关系,随着AOD的增加,山西省气温日较差呈下降趋势;冬、夏季AOD与气温日较差的负相关关系更显著。     

川西云杉人工林径向生长对气候变化的响应

大量研究已经发现全球气候变暖将促进川西高原高海拔区域天然林径向生长,然而,目前气候变化对区域人工林生长的影响程度尚不清楚.以道孚县川西云杉(Picea likiangensis var. rubescens)人工林为研究对象,以天然林为对照,采用树木年轮学方法构建树木年轮宽度指数年表,利用相关分析和滑动相关分析方法探讨近40年来人工林和天然林径向生长动态特征及其对气候变暖的响应规律.结果显示,1982-2018年期间,研究区呈现明显的气候变暖特征,年平均气温、最高气温和最低气温均呈现显著上升的趋势,增温速率分别为0.23、0.49和0.22℃/10年,而年降水量无显著变化趋势;川西云杉人工林径向生长对气候变化响应较为敏感,川西人工林径向生长与当年生长季(7-9月)和休眠期(前一年11月至当年4月)的温度呈显著正相关,与当年生长季(7-9月)的相对湿度呈显著负相关,而天然林仅与生长季(6-9月)的温度呈显著正相关,与生长季末期(9月)的相对湿度呈显著负相关;在1982-2018年期间,随着气温升高,人工林径向生长对温度响应的敏感性呈下降趋势,而天然林径向生长对7-9月温度响应的敏感性仍然较为稳定.因此,在未来气候变暖背景下,温度升高将继续增加天然林的生长,而对人工林生长的促进作用会随着对温度响应敏感性下降而逐渐减弱.(图6表1参35)     

近60年新疆库尔勒市的气候变化特点分析

根据库尔勒市气象局和研究区安装的自动气象站的气象资料,采用滑动平均、距平分析、线性回归等方法,分析库尔勒市近60年的气候变化的基本特征,结果表明：（1）库尔勒市平均温度有4暖3冷的冷暖变化阶段,该地区平均气温呈上升趋势,特别是20世纪90年代以后气温明显增加;近10年的气温变化较大,比前50年的平均值上升了1℃;平均气温存在着明显的线性升温趋势。（2）库尔勒市年降水量变化趋势不是很明显,有2多4少的干湿变化阶段。近10年的降水量与前50年的降水量相比较偏少了2．4mm;年降水量不存在明显的线性变化趋势。（3）库尔勒市平均极端最高最低气温呈上升趋势,60年来该地区最高气温上升率与南疆最高气温上升率一致。近10年的极端最高最低气温与前50年的分别上升0．36℃和1．2℃,最低气温的上升对年平均气温的升高贡献最大。（4）通过比较库尔勒市气象站提供的气象数据和自动气象站提供的数据可以看出,该区域一定程度上受到城市热岛效应和人为干扰,因此需要在城市周边的某些地区安装气象仪器,以提高气象数据的精确性。     

内蒙古兴安盟参考作物蒸散量时空变化及敏感性分析

为探讨气候变暖背景下内蒙古兴安盟参考作物蒸散量的变化特征及其对主要气象要素的敏感性,基于兴安盟8个气象观测站1973—2017年逐日气象观测数据,通过联合国粮食及农业组织推荐的Penman-Monteith公式,计算兴安盟地区1973—2017年生长季(4—9月)逐日参考作物蒸散量(ET_0),采用气候倾向率、累积距平、响应曲线和敏感系数等方法分析了该时段内ET_0及主要气象要素的变化特征,并探讨了ET_0对气温、平均风速、日照时数、平均水汽压的敏感性。结果表明:(1)兴安盟生长季平均气温、最高气温、最低气温呈显著上升趋势(P0. 01),平均风速呈下降趋势,日照时数和平均水汽压呈上升趋势,后3者变化趋势均未通过显著性检验。(2)近45 a来兴安盟生长季ET_0平均值为765. 9 mm,高值区主要分布在突泉县大部以及科右中旗中部,低值区主要分布在阿尔山市西北部。兴安盟生长季平均日参考蒸散量呈增加趋势,但增加趋势不显著,兴安盟1973—2017年生长季日平均ET_0的变化大致可划分为5个特征明显的阶段。(3)近45 a来,阿尔山、索伦、巴彦呼舒生长季平均日ET_0呈显著增加趋势(P0. 05),突泉变化趋势不明显,音德尔、乌兰浩特呈弱下降趋势。(4)兴安盟生长季ET_0对气温、平均风速、日照时数为正敏感,且对气温最敏感,其次是平均水汽压,对平均风速敏感性最低,仅对平均水汽压负敏感。(5)ET_0对气温、日照时数和平均水汽压的敏感区主要分布在兴安盟东部和南部地区,北部大部以及东南角为ET_0对平均风速敏感区。     

基于MOD16产品的三江平原蒸散量时空分布特征分析

借助Arc GIS 10.2和ENVI 4.5/ID软件平台,利用MOD16遥感数据集,统计分析了三江平原2000─2014年地表蒸散量的年际和年内时空变化状况,探讨了不同地表类型下蒸散量的差异性变化特征。首先将原始的MOD16产品进行投影转换、数据拼接和重采样等操作,在此基础上计算三江平原地区蒸散多年年均值和月均值,并分析了三江平原蒸散的变化趋势。利用三江平原的矢量边界和土地利用分类数据统计了不同时间尺度序列下各种土地利用类型的蒸散平均值,进而分析不同地物类型下蒸散量的年纪变化和季节变化特征。研究表明,(1)三江平原年蒸散量总体上呈缓慢上升趋势,波动范围为447~521mm·a~(-1),年平均值为497 mm·a~(-1)。(2)年内蒸散量呈单峰型分布,季节性变化特征明显,蒸散主要集中在5─9月份,最高、最低值分别出现在8月和1月。(3)多年平均蒸散空间格局呈现北低南高的分布规律,高植被覆盖区蒸散量较大。2000─2014年蒸散变化趋势不明显的面积占88%,蒸散显著、极显著增加(8.74%)的像元主要分布在集贤市区域和双鸭山山区,蒸散显著、极显著减少的像元主要分布在河道以及城市群附近。(4)土地利用特点影响着三江平原蒸散量的分布状况,蒸散强度大小按类型排序依次为森林(46.6 mm)草地(34.7 mm)农田(38.38 mm)荒漠(27.11 mm)。研究结果对于加强三江平原水资源管理与水分高效利用具有重要意义。     

气候变暖对黄土高原冬小麦种植区的影响

冬小麦(Triticum aestivum)是黄土高原的主要粮食作物。研究气候变暖对黄土高原冬小麦种植的影响,可为冬小麦种植的合理布局、应对气候变化带来的风险提供科学的理论依据。选择黄土高原及周边66个气象站点1960—2015年逐日气温资料,采用冬季负积温、最冷月平均气温和年极端最低气温3个指标,运用多元线性回归模型、气候倾向率、累积距平法及积温指标法等方法,分析了3个指标的时间变化特征及气候变暖对黄土高原冬小麦种植及适播期的影响。结果表明:(1)在气候变暖的大背景下,冬季负积温呈极显著的减少趋势,最冷月平均气温和年极端最低气温呈显著的升高趋势,且冬季负积温是影响黄土高原地区冬小麦种植的主要限制因子;(2)1960—2015年黄土高原冬小麦年代际可种植区以北移西扩的趋势稳定扩大,冬小麦可种植的海拔上限在黄土高原西部陇中黄土高原地区呈73 m/(10 a)的速率升高,56年来冬小麦可种植的平均海拔升高约321 m,长城沿线冬小麦的种植北界北移至38.73oN附近;(3)冬小麦的种植面积逐年代际增加,2000s比1960s增加13.23×10~4 km2,增加约1.8倍;(4)冬小麦适播期呈推迟趋势,推迟天数集中在1~10 d,为保障冬小麦安全越冬,建议播种日期在目前的基础上向后推迟4~13 d。     

中国北方地区年降水与气温关系及其时空变异性

降水与气温之间的不同关系类型对植被、水资源、生态环境等有着不同的影响,全面揭示大范围多气候类型区关系类型及其时空变异性和影响成为重要研究内容。文章以范围较广、涵盖气候类型较多的中国北方地区为研究区,利用研究区及其周边的357个高密度气象站点1951—2016年年降水量、气温数据,采用中心聚类等方法,定性、定量揭示了中国北方地区降水与气温间关系类型及其时空变异性。结果表明,总体上,降水与平均最高气温(-0.568—0.082)的相关性强于平均最低气温(-0.018—0.413)和平均气温(-0.39—0.261),二者关系主要有趋势同向型和趋势反向型两大类以及暖干冷湿交替型、暖湿冷干交替型、暖干型、暖湿型、冷干型和冷湿型六小类;趋势同向型关系以暖湿型为主,自1980s开始在研究区较大范围内出现,持续时间集中在21—40 a之间;趋势反向型关系以暖干冷湿交替型为主,出现时间多为1950s初期,持续时间为13—66 a不等。降水与平均最低气温在1950s—1970s以暖干型关系为主,与平均气温、平均最高气温则大多呈暖干冷湿交替型关系;在1980s—1990s,降水与三类气温的关系陆续向暖湿转型,其中降水与平均气温关系发生转化的时间早于平均最低气温和平均最高气温,北部比南部早;进入21世纪以后,降水与三类气温在研究区北部多呈暖干冷湿交替型关系,南部则以暖湿型关系为主。该研究丰富了降水与气温间关系的研究成果,为区域生态环境改善、水资源问题应对等提供了参考。     

气候变暖下南昌县早稻叶面积指数变化及其与产量的关系

研究气候变暖背景下早稻叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)变化状况及其与气温、产量的关系,有助于促进早稻生产。利用1996-2017年江西省南昌县早稻生长发育和同期气象观测数据对南昌县的气候、气温与LAI的关系、LAI变化特征及LAI与产量因素的关系进行了分析。结果表明:1996-2017年南昌县历年平均气温、早稻生育期间的平均气温分别以0.4℃·(10a)~(-1)和0.6℃·(10a)~(-1)的趋势增温;早稻秧苗移栽期、拔节期和抽穗期的LAI递减率分别为0.4·(10a)~(-1)、0.5·(10a)~(-1)、0.2·(10a)-1,分蘖期、乳熟期的LAI虽然在不同年份有所波动,但总体呈现较平稳的变化趋势,历年早稻平均LAI呈下降的趋势,下降率为0.3·(10a)~(-1);在营养生长阶段通过气温升高缩短生育期导致LAI减少,生殖生长阶段气温的升高直接导致LAI的减少;LAI与早稻穗粒数和千粒质量均无相关性,成熟期的株茎数分别与拔节期的LAI、抽穗期的LAI之间,理论产量与抽穗期的LAI之间呈一元二次回归关系。早稻拔节期的LAI达到3.4,成熟期每平方米株茎数最高可达414.1;抽穗期的LAI达到7.6,成熟期每平方米株茎数最高可达548.5;抽穗期的LAI达到9.9,理论产量最高可达749.00g·m~(-2);在乳熟期,LAI每增加1.0,成熟期每平方米株茎数可以增加34茎、理论产量可以增加50.0 g·m~(-2)。气候变暖下早稻LAI下降,理论产量每年约下降5.09 g·m~(-2)。提前播种、品种改良和栽培技术的改进是应对气候变暖导致早稻产量下降的有效措施。     

贵州高原NDVI变化及其对气候变化的响应

中国南方喀斯特地区气候变化加剧,植被对气候变化响应反映十分敏感,动态监测植被变化对区域生态环境保护有重要意义。基于1999—2017年贵州高原遥感数据和气象数据,从年、季、月等不同时间尺度研究了NDVI动态变化及其对降水量、平均地表气温、最高地表气温、最低地表气温、平均气温、最高气温、最低气温、大型蒸发量、平均风速、平均相对湿度、日照时数等气候因子的响应特征。研究表明:近19 a,贵州NDVI以0.007 3 a~(-1)的速率呈显著上升趋势,其中,2011—2017年的上升幅度大于1999—2010年的上升幅度,NDVI变化与最低地表气温、最低气温呈显著正相关;春季、夏季、秋季、冬季NDVI均呈显著上升趋势,春季年增长率最大(0.009 3 a~(-1)),其次依次为秋季(0.007 0 a~(-1))、夏季(0.006 9 a~(-1))、冬季(0.004 6 a~(-1));春、秋季NDVI与最低地表气温呈显著正相关,最低气温影响较大,夏季、秋季NDVI受气温和降水共同影响,冬季NDVI受日照时数影响较大,四季NDVI受气温影响程度大于降水;1—12月NDVI均呈上升趋势,其中,4、5、8、10月呈极显著上升趋势,2、3、7、9、11、12月呈显著上升趋势;2、3月份和11、12月份NDVI在增长,表明生长季有所延长。NDVI与当月气象因子相关程度大于其与前一个月、前两个月的相关程度;气温的当月效应和滞后效应大于日照时数和水分条件的效应。温度对贵州NDVI的影响程度大于水分的影响,气温升高促进生长季延长是贵州高原的重要气候效应。     

海南岛尖峰岭林区近50年的热量因子变化特征

全球气候变暖已得到充分证实。区域气候条件的变化必然影响该区域植物的生理活动,进而影响该区域植被的结构和功能。尖峰岭热带森林作为中国典型的热带森林生态系统之一,其长期的气候变化特征在评价森林对全球气候变化的响应与反馈中具有重要意义。采用国家野外科学观测研究站尖峰气象观测场1957─2005年的地面常规气象观测资料,选用气候趋势系数和气候倾向率定量分析了尖峰岭林区热量条件的变化特征,讨论热量条件的变化对主要热带森林植物的影响。结果表明,尖峰岭林区50年的多年平均气温和平均地温分别为24.7和29.0℃。50年来,林区热因子(平均温度和极端温度)均呈上升趋势,其中平均气温、平均最高地温、平均最低地温、极端最高气温、极端最低气温、极端最高地温升高趋势都显著(P0.05),每10年分别增加0.17、0.29、0.35、0.30、0.53、1.93℃,尖峰岭热带林区气候变暖来自于最低气温和最高地温升高的贡献。1、2、8、10和11月的平均气温升高趋势显著(P0.05),每10年分别增加0.27、0.28、0.14、0.12、0.24℃;1、2、3月的平均地温升高趋势显著(P0.05),每10年分别增加0.47、0.82、4.56℃,旱季对年平均气温和地温的增温贡献值大于雨季。尖峰岭地处热带北缘,其有效积温远低于赤道地区,因此,变暖的气候条件将通过改变尖峰岭热带森林植物的物候期而影响其生长与繁殖。     

长白山区沟谷乌拉苔草Carex meyeriana沼泽湿地气候效应

通过对长白山区沟谷沼泽典型乌拉苔草湿地土壤温度、乌拉苔草群落相对湿度、叶片温度、风速、光量子通量密度以及蒸腾速率的日变化和蒸腾速率的季节变化的研究,初步揭示沟谷乌拉苔草沼泽湿地的气候效应。结果表明长白山沟谷沼泽湿地具有三江平原沼泽同样的冷湿效应。土壤化通时间比三江平原化通时间提前1个多月,蒸腾速率日变化不同季节趋势基本一致,不同层次叶片的蒸腾速率日变化趋势基本一致,最大值在7至8月份蒸腾速率(H2O)达到100~140 mol.m-2.s-1。光量子通量密度与温度成正比,与湿度成反比,大气温度日变化和叶片温度日变化趋势基本相同,相对湿度的日变化趋势和大气温度的变化趋势正好相反,和光量子通量密度的变化趋势相反。沟谷湿地的同样具有小气候效应。     

西北地区昼夜增温的不对称性对植被动态的影响

全球变暖有很大的差异性,表现在昼夜增温速度和各个季节的温度增加的速率具有不一致性,夜间增温的速度要快于白天增温的速度,夜间气温的增温对植被变化的影响更为明显。文章利用34年逐月最高温、最低温以及降水量数据,用一元线性回归分析法、反距离权重插值以及二阶偏相关分析法,分析了西北地区白天和夜间气温的非对称时空变化和非对称增温趋势对植被动态的影响,结果表明:西北地区昼夜温度都呈现出上升的趋势,且上升趋势比较明显,白天增温的速度和夜间增温的速度呈现出不对称性,夜间温度升高的速率是白天温度升高速率的1.2倍,昼夜的温差呈现出减小的趋势;西北地区昼夜增温趋势存在不一致性,白天气温的增温速率在-0.02-0.11℃?a-1,夜间气温的增温速率在-0.06-0.2℃?a-1。tmax和tmin在绝大部分地区都呈现上升趋势,但在空间变化的区域上具有不对称性;西北地区植被生长对昼夜增温的响应具有明显的空间差异性,大部分地区的植被对昼夜增温表现为积极的响应,夜间增温对植被的影响要比白天增温对植被的影响是比较明显的;白天和夜间增温的不对称性影响着不同类型的植被,白天气温的升高有利于针叶林植被、草地和阔叶林植被的生长,而夜间气温的升高对灌丛和荒漠植被的生长有积极的影响。     

大气中PAN的测定及其与前体物的关系

对北京中关村地区大气ＰＡＮ的监测结果表明：在强日照条件下，ＰＡＮ浓度随汽车等排放和ＮＯ２浓度的增加而增加，高ＰＡＮ浓度水平与高Ｏ３浓度相关联；夏季的ＰＡＮ浓度明显高于春季。模拟实验的结果证实：Ｃ３Ｈ６是大气中重要的ＰＡＮ前体物，在一定范围内，其浓度越高，ＰＡＮ浓度越大；Ｃ２Ｈ４生成ＰＡＮ是困难的，Ｈ２Ｏ２的存在对Ｃ２Ｈ４反应生成ＰＡＮ有促进作用；大气中ＳＯ２的存在可降低ＰＡＮ的生成速率。在〈４００     

上甸子区域本底站大气痕量活性气体的变化规律

利用TE公司C系列气体监测仪,于2005年1月1日-12月31日,在北京上甸子区域大气本底站连续观测SO2,CO,NO-NO2-NOx和O3的浓度.分析了晴天、雨天、霾天和沙尘天气条件下,不同气体的变化特征及影响因素.结果表明:(1)痕量活性气体在不同天气条件下具有不同的浓度及日变化特征,晴天和雨天日变化最小,而霾天日变化最大;(2)风向和风速是影响上甸子气体浓度变化的重要因素,同时,夏季降水对SO2和NOx的去除作用较为明显;(3)上甸子O3白天最大值与夜间最小值的比值低于4,远低于城区,不利于光化学污染的形成.     

中国东南部太阳辐射变化特征、影响因素及其对区域气候的影响

基于8个站点1961年以来的长期太阳辐射及其它气象观测数据,通过线性回归、相关分析等方法,探讨近半个世纪以来中国东南部太阳辐射的变化特征,并分析了太阳辐射变化的影响因素以及对区域气候的影响。结果表明：该地区地表总太阳辐射自1961年以来呈下降趋势,变化率为-10.17MJ·m-2·a-1。太阳辐射下降主要集中在1961到1990年间,该时间段的下降趋势达到-39.43MJ·m-2·a-1,主要表现为直接辐射显著下降,散射辐射则变化不大;1990年代以后,地表总太阳辐射开始呈现上升趋势,变化率为13.21MJ·m-2·a-1。该地区太阳辐射变化与全球范围内太阳辐射＂变暗＂及＂变亮＂的变化是一致的。从云量对太阳辐射的作用来看,该地区太阳辐射的变化很有可能是受到低云量变化的影响;而太阳辐射的这种变化直接导致气温发生变化,使得最高气温和最低气温的变化出现不一致,日较差随之发生改变。     

河西走廊极端干旱区PM10质量浓度分布特征及其与气象要素关系研究

利用敦煌和酒泉2007—2011年的PM10质量浓度资料和风速、气温、相对湿度、气压、天气现象等相关气象要素资料,分析了河西走廊西部极端干旱区不同下垫面环境PM。0质量浓度的时空分布特征,结果表明,下垫面是沙地环境的敦煌PMl0质量浓度年平均值为128．9lμg·m-1,明显高于绿洲环境酒泉的76．1mg·m-1两站均是春季大于其他季节,尤以4月最为显著,敦煌和酒泉分别达到272．1lμg·m0和151lμg·m-2;PMl0质量浓度的不同分布特征与气象因素有密切的关系,尤其受沙尘天气的影响较大,其最大值可以反映沙尘天气的强度,非沙尘日PMl0质量浓度在不同下垫面条件下虽有一定相差,但空气质量状况均在“良”以上。两站PM10质量浓度日变化差异较大,敦煌四季的日变化特征均不特别显著,变化比较平稳,基本都呈单峰单谷型分布,最大值出现在17：00时左右,最小值出现在6：00左右;酒泉春、秋季日变化基本一致,呈单峰型,最大值出现在正午时段;夏季日变化规律性不明显,变化幅度比较平缓;冬季呈双峰双谷型,最大值和次大值分别出现在16：00和2：00左右,最小值和次小值分别出现在10：00和0：00左右。进一步分析发现,在沙尘日和非沙尘日PM10质量浓度明显不同,其对应的压、温、湿、风及能见度也有一定规律,沙尘日的日均风速和日最大风速大于非沙尘日,相对湿度、气压和能见度小于非沙尘日。两站的气温、气压、相对湿度、风速等气象要素与PM10质量浓度均有一定相关性,但PM10质量浓度的分布最终是受各要素综合影响的结果,敦煌和酒泉,PM值与PM10质量浓度日均值的相关性都很显著,相关系数分别为0．8961和0．9152,远高于其他各单气象要素与PM10质量浓度的相关性。两站沙尘日的昂M均值分别是非沙尘日2-3倍,因此气象影响指数能有效的区别沙尘日和非沙尘日。IPM的分布也能较好的反映PMl0质量浓度的分布,因此可用抽d来量化评价PM10质量浓度。     

山西省城市发展对昼夜环境温度影响

利用1970-2004年山西省71个气象观测站02:00时、14:00时平均温度资料,分析全省昼、夜温度气候倾向率,选取具有代表性的7个城市站和7个乡村站,研究热岛效应对城市昼夜温度的影响.结果表明:(1)近35年来,山西省各站气温倾向率多为正,即呈增温的趋势,但空间分布不均.(2)夜间气温倾向率城市站大于乡村站,白天气温倾向率城市站小于乡村站.(3)城市效应对城市昼、夜增温贡献率分别为-16.15%、33.01%.山西省城市发展对昼夜环境温度影响是不对称的.     

封闭垃圾填埋场通过地表向大气释放汞的测定

利用动力学通量箱及自动测汞仪联用技术,于2004年3月中旬对贵阳市的一座封闭生活垃圾填埋场汞通过地表向大气释放的过程进行了研究。3个采样点的汞释放通量日均值分别为559.1、88.2、53.6ng·m-2·h-1,汞释放通量强度与表层基质中的汞含量密切相关,该测定值高于世界背景地区通量的1~2个数量级,说明封闭垃圾填埋场也是大气汞的潜在来源。汞释放通量呈现明显的昼夜变化规律,白天较高并在午间前后达到最大,而夜间降至最低。气相因子中光照强度与汞的释放过程相关性最高,其次分别是气温、相对湿度、地温和风速。氧化态汞的光致还原作用是可能垃圾填埋场Hg0生成的主要途径,降雨初期能促进地表汞的释放。     

北京灵山草地土壤CO2源汇和排放通量与温度湿度昼夜变化的关系

大气中温室气体含量不断升高是造成目前全球变暖的主要原因,而土壤CO2是大气CO2的重要来源之一。研究表明温度、湿度是土壤CO2最主要的气候影响因素,通过对植物夏季雨后次日对土壤CO2排放过程中的源(不同深度土壤CO2体积分数)、汇(大气CO2体积分数)和中间CO2气体交换通量(土壤CO2排放通量)、气温、土温以及表土湿度进行同步连续的昼夜观察,研究日和小时变化尺度上温度和土壤湿度对CO2地气交换的影响。结果表明土壤CO2排放通量、大气CO2和土壤CO2体积分数的昼夜变化特征不一致,只有土壤CO2排放通量与气温变化存在明显的正相关关系,在日变化尺度上随表土湿度增加而增加;表土湿度在日变化尺度和小时变化尺度上与草丛空气CO2体积分数正相关;土壤CO2体积分数则在日变化尺度上当表土湿度较小时与表土湿度正相关。气温主要影响土壤CO2向大气的扩散和对流过程,而不是昼夜尺度上影响土壤CO2体积分数变化的主要环境因素。     

Impact of minimum winter temperatures on the population dynamics of Dendroctonus frontalis.

Predicting population dynamics is a fundamental problem in applied ecology. Temperature is a potential driver of short-term population dynamics, and temperature data are widely available, but we generally lack validated models to predict dynamics based upon temperatures. A generalized approach involves estimating the temperatures experienced by a population, characterizing the demographic consequences of physiological responses to temperature, and testing for predicted effects on abundance. We employed this approach to test whether minimum winter temperatures are a meaningful driver of pestilence from Dendroctonus frontalis (the southern pine beetle) across the southeastern United States. A distance-weighted interpolation model provided good, spatially explicit, predictions of minimum winter air temperatures (a putative driver of beetle survival). A Newtonian heat transfer model with empirical cooling constants indicated that beetles within host trees are buffered from the lowest air temperatures by approximately 1-4 degrees C (depending on tree diameter and duration of cold bout). The life stage structure of beetles in the most northerly outbreak in recent times (New Jersey) were dominated by prepupae, which were more cold tolerant (by >3 degrees C) than other life stages. Analyses of beetle abundance data from 1987 to 2005 showed that minimum winter air temperature only explained 1.5% of the variance in interannual growth rates of beetle populations, indicating that it is but a weak driver of population dynamics in the southeastern United States as a whole. However, average population growth rate matched theoretical predictions of a process-based model of winter mortality from low temperatures; apparently our knowledge of population effects from winter temperatures is satisfactory, and may help to predict dynamics of northern populations, even while adding little to population predictions in southern forests. Recent episodes of D. frontalis outbreaks in northern forests may have been allowed by a warming trend from 1960 to 2004 of 3.3 degrees C in minimum winter air temperatures in the southeastern United States. Studies that combine climatic analyses, physiological experiments, and spatially replicated time series of population abundance can improve population predictions, contribute to a synthesis of population and physiological ecology, and aid in assessing the ecological consequences of climatic trends.