基于SSPs情景的中国极端降水影响评估

气候变化对区域经济系统造成的影响不容忽视。中国为应对全球气候变化做出努力争取2060年前实现碳中和的承诺。然而,我国碳中和路径设计需要考虑不同气候情景下气候风险的差异。如何评估不同气候情景下气候变化对经济系统的影响,尤其是极端天气气候事件的经济损失评估对减缓或适应气候变化提供重要指导信息。本研究基于参与CMIP6计划的BCC-CSM2-MR气候系统模式气候模拟资料,构建气候灾害经济损失函数,并预估不同SSPs情景下中国区域极端降水天气灾害的直接经济损失。结果显示,在高碳排放SSP585情景下,如没有适应能力的改善,中国极端降水事件的经济损失值将比排放量较低的SSP126和SSP370情景高,且这种趋势将逐渐扩大,在2090—2100年,年均直接GDP损失值可达2.4万亿元。     

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...     

广东省土地利用驱动下红树林潜在生境预测

为探索土地利用变化对红树林潜在生境分布的影响,融合MaxEnt模型和Dyna-CLUE模型,建立了土地利用驱动下红树林生境变化的定量预测方法.以中国红树林分布面积最大的广东省作为研究区,利用MaxEnt模型模拟红树林在自然条件下的理论适生区,采用Dyna-CLUE模型预测2030年的三种土地利用变化情景,最后将模拟的土地利用格局作为限制条件估算未来可供红树林生境分布的空间.结果表明,2020年广东省红树林潜在生境面积约34531hm²,2030年趋势情景下湿地将减少58.61%,红树林潜在生境面积将退化至24375hm²;可持续发展情景下通过改进土地利用策略并开展一定规模的退塘还湿,红树林潜在生境面积将增加至38125hm²;生态保护情景下,如能开展全面的生态保护和恢复,红树林潜在生境面积可达到47525hm².本研究的研究方法可有效预测不同海岸带土地利用驱动下红树林潜在生境的空间变化.研究结果发现,不同土地利用政策会对红树林潜在生境分布造成明显影响;通过改进政策,可显著提升红树林潜在生境的面积和完整性.本结论可为区域红树林保护与生境修复的空间规划及政策制定等提供科学支持.     

不同气候情景下甘肃草地碳收支时空模拟与预测

在碳达峰、碳中和的背景下,草地碳汇是实现碳中和的关键路径.基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）气候情景数据,运用Daycent模型对甘肃草地2015~2100年碳收支进行模拟,并利用趋势分析法研究未来78 a草地碳收支的时空变化规律.结果表明,SSP245未来气候情景下,净生态系统生产力（NEP）呈不显著波动下降趋势,速率（以C计,下同）达-0.20 g ·（m² ·a）^-1,且该情景下草地碳汇处于下降状态;SSP585未来气候情景下,草地NEP以1.36 g ·（m² ·a）^-1的速率呈显著波动上升趋势,草地碳汇逐渐增加;草地碳收支的空间分布由西北向东南递增;SSP585气候情景下的温度和降水的增幅高于SSP245的气候情景,且草地碳收支与降水量的变动具有一致性,与温度的变化呈反向关系.研究明确了在不同气候情景下甘肃草地的碳汇强度,对有效固碳有参考和促进作用.     

未来气候情景下甘南草地土壤有机碳密度的时空预测与分析

研究草地土壤有机碳密度的时间和空间分布特征,并探究有机碳密度与影响因素之间的关系,对甘南自治州草地生态系统管理和维护具有重要意义,有助于实现“双碳”目标,促进碳汇和减缓气候变化.以甘肃省甘南藏族自治州为研究对象,基于SSP126和SSP585这两种CMIP6未来气候情景数据,运用CENTURY模型模拟预测2023~2100年甘南草地土壤有机碳密度的时空变化,结果表明:①2023~2100年,总有机碳密度、缓性有机碳密度、惰性有机碳密度均呈现下降趋势,活性有机碳密度先波动下降再波动上升.同时,SSP585情景下的总有机碳、活性、缓性和惰性有机碳密度均高于SSP126情景;②Mann-Kendall突变分析表明土壤总有机碳密度之差（Δsomtc）的突变发生在2030年;土壤活性碳密度之差（Δsom1c）的突变发生在2027年;③研究期内,在SSP126情景下,甘南州草地土壤有机碳密度平均值为7 505.69 g·m^-2,在SSP585情景下则为7 551.87 g·m^-2.甘南州草地土壤有机碳密度整体呈现西部高东部低,变异系数整体比较稳定的特点;④偏相关分析结果表明未来气候情景下,降水与土壤有机碳密度呈正相关,温度与土壤有机碳密度呈显著负相关;⑤Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验结果表明,在两个气候情景下,甘南州的土壤有机碳密度整体呈现下降趋势,其中碌曲县的下降趋势相对最快,迭部县最缓慢.     

气候变化情景下中国外来入侵植物黄顶菊潜在分布区模拟与早期预警

20世纪90年代外来植物黄顶菊(Flaveria bidentis)入侵中国,威胁我国的农业生产和生态安全,现已在河北省8个地级市、天津市、河南省6个地级市、山东省5个地级市、山西省长治市广泛分布,并呈迅速扩散蔓延趋势,预测黄顶菊在中国的潜在分布区可为阻断其传播和早期预警提供参考. 本文基于黄顶菊在南美洲原产地的分布数据和环境变量构建本土生态位模型,投影至我国并预测当前和未来气候情景下黄顶菊的潜在分布格局. 结果表明:①黄顶菊潜在分布范围涵盖华北平原、东北平原、黄土高原和云贵高原. 与黄顶菊实际分布区相比,山东省中部、北京市中南部、辽宁省南部、山西省南部、陕西省中部具有较大面积的中-高潜在适生区,黄顶菊在中国尚未达到其最大潜在分布范围,仍有可能继续扩散. ②全球变暖导致黄顶菊潜在适生区明显向北扩张、向南收缩,分布中心由华北中纬度地区向东北高纬度地区迁移. ③综合比对黄顶菊实际分布状况及其在不同气候情景下潜在分布的变化趋势,结合国家和地方的管控需求,以地级及以上城市行政区为管控单元划定重点管控区、重点监测区和重点预防区,建议在黄顶菊扩散前缘区加强监测阻截力度,逐步消除黄顶菊发生区的生态影响,重点监测其潜在适生分布,抑制其向邻近地区进一步扩散蔓延. 研究显示,黄顶菊在我国仍具有较大的潜在分布空间,全球变暖加剧其向东北高纬度地区迁移,基于黄顶菊的潜在适生区变化趋势制定分级监管策略在一定程度上可提升防控效率,以防止其进一步扩散.      

基于最大熵模型的福建省红树林潜在适生区评估

本研究利用生物气候、地形、底质类型、海温等环境因子和红树林分布数据建立了福建省红树林分布模型,基于最大熵方法分析了福建省沿岸红树林潜在适生区的空间分布.根据模型输出结果对福建省红树林的生境适宜性进行了评估,识别了影响红树林分布的关键环境因子及其适生值区间,并通过空间叠加分析获取了福建省红树林保护与修复的优先区与空缺区域.结果表明,影响福建省红树林适生区分布格局的主要环境因子包括海表温度、气温和降水等,福建省红树林潜在适生区主要位于沙埕港-三沙湾-兴化湾沿岸、泉州湾-厦门湾-九龙江口沿岸、漳江口-东山湾沿岸等地,其中最优适生区面积约为91km².全省共识别出8处红树林保护与修复的优先区域,现存红树林保护率约为64.4%,保护修复空缺主要出现在沙埕港、三沙湾、罗源湾、福清湾等处,研究结论可为未来福建省红树林保护和修复行动提供科学参考.     

气候变化对文冠果适宜生境及空间迁移的影响

以文冠果当前地理分布数据为基础,采用物种分布模型（SDM）预测未来气候变化条件下的物种适宜生境及其空间迁移趋势,进而识别可能引起迁移的气候异常因子.结果表明：在当前气候条件下,文冠果适宜生境集中于甘肃东部、宁夏南部、陕西中北部、山西中部及南部,以及青海东部边缘、内蒙-陕西边界区域、河南北部和河北西北部边缘等地区;在气候变化条件下,文冠果适宜生境呈现出整体分布格局基本不变的基础上高适宜生境略有缩减且向东迁移的趋势,不同气候变化情景下的生境丧失率为3.73%~16.6%;在未来极端气候变化情景下,文冠果空间迁移格局绝大部分适宜生境仍为恒有稳定区,迁出丧失区主要集中在适宜生境的西北部和东南部且呈连续分布,迁入新增区仅零散分布于适宜生境的边缘地带,包括内蒙与陕西交界处、山西北部等地;采用多元环境相似度面（MESS）和最不相似变量（MOD）空间分析识别出气候异常区主要位于当前适宜生境的南北边缘,与空间迁移格局相一致.可能引起空间迁移的气候异常因子主要为年平均温度、降水量变异系数和年均降水量.空间迁移区域作为气候变化的高敏感区应予以重视,同时应针对不同的空间迁移区域制定合理有效的资源利用和土地管理策略.     

三峡水库淤沙净碳排放量核算

为厘清三峡水库净碳排放量,通过对比分析三峡大坝建设与未建设情景下泥沙携带有机碳在河道中迁移转化过程,核算了两种情景下碳排放通量.结果表明:三峡大坝不仅没有增加反而降低了泥沙在河道输送过程中产生的碳排放通量,降幅达到(23.24±1.05)%.三峡大坝对有机碳输送产生明显再分布效应,将有机碳分解与碳排放热区从长江口转移至库内.虽然水库缺氧环境促进甲烷产生,但较高的有机碳埋藏率促使碳排放量下降.     

甘肃省生态系统服务权衡协同关系评估与预测

以甘肃省为研究区,通过耦合GMMOP与PLUS模型预测2030年4种不同发展情景下甘肃省土地利用状况,利用InVEST模型定量评估碳储量、产水量、土壤保持和生境质量动态变化,分析不同情景下生态系统服务间的权衡协同关系.结果表明:2000～2020年,甘肃省碳储量减少0.081×10⁸t,产水量增加3.086×10¹⁰m³,土壤保持量增加33.857×10¹⁰t,生境质量下降0.009.自然发展情景(ND)下,碳储量、产水量和生境质量均有下降,仅土壤保持量增加0.310×10¹⁰t;生态保护情景(EP)下,碳储量和土壤保持量显著提高;经济发展情景(ED)下4种生态系统服务均有降低;综合发展情景(CD)下,碳储量增加1.307×10⁸t,其余3种服务均有下降.整体上,除白银市和嘉峪关市外,甘肃省各市州的四种生态系统服务间均呈相互增益的协同关系.4种情景下,大部分地区碳储量和产水量、碳储量和土壤保持、产水量和土壤保持间的协同关系无显著变化,而在ND、EP和CD情...     

江苏省交通运输业碳排放预测及减排情景分析研究

根据江苏省2005年-2012年交通运输业的碳排放量和碳排放强度,利用GM(1,1)模型预测了2013年-2025年的碳排放,并结合江苏省省情设定了两种碳减排情景.研究表明:2005年-2012年江苏省交通运输业碳排放量一直呈增长趋势;2006 年-2009年碳排放强度一直上升,而2009年-2012年则呈下降趋势.GM(1,1)模型预测结果显示2013年-2025年江苏省交通碳排放量和碳排放强度一直处于上升的状态.而情景分析得出基准情景和低碳情景下的2015年和2025年交通运输业碳排放量都将会大幅减少.     

基于多情景模拟的洞庭湖流域LUCC与生境质量耦合演变分析

以洞庭湖流域为研究区域,本文设定自然发展(情景1)、快速发展(情景2)、耕地保护(情景3)、生态保护(情景4)和可持续发展(情景5)5种情景模式,利用PLUS模型和InVEST模型模拟2030年5种不同情景下的土地利用和生境质量格局,并采用耦合协调度模型探究不同情景下LUCC与生境质量耦合协调特征.研究结果表明:1)土地利用变化模拟结果基本符合情景设置的要求,能较好地反映洞庭湖流域土地利用的演变规律和规划方向.2)2030年洞庭湖流域生境质量水平为:情景4>情景5>情景3>情景1>情景2.3)2030年情景1、情景2和情景3耦合协调发展水平呈下降趋势,且情景3下降程度略高于情景1和情景2;而情景4和情景5呈上升趋势,且情景4上升程度略高于情景5.4)结合情景设置原则,可以发现情景5为洞庭湖流域LUCC与生境质量耦合协调发展空间格局优化提供了规划发展可行性.     

上海迎世博轨道交通快速发展的碳减排效益

为研究2007年以来上海轨道交通建设提速带来的温室气体减排效益,对上海市内出行结构与碳排放量历年变化进行了分析,并进一步采用情景分析法,对实际情景(轨道交通加速发展)与基准情景(轨道交通常速发展)下市内出行碳排放进行了对比.结果表明,2007年以来轨道交通吸收了全市客运增长量的50%,不仅缓解了个体机动车迅速增长带来的拥堵和污染等问题,也使得整个上海市内客运交通在客运量迅速攀升的同时,碳排放总量增长速度却有了明显放缓.与基准情景相比,2007年1月初至2010年10月底世博会结束这段时期内,实际情景下上海轨道交通的快速发展使市内出行碳排放总量相对减排了78.9万tCO2当量.     

基于SSP-RCP情景的黄土高原土地变化模拟及草原碳储量

探索未来气候变化情景下土地利用/覆盖变化（LUCC）和生态系统碳储量的空间分布,可以为优化土地资源再分配和制定社会经济可持续发展政策提供科学依据.研究整合了斑块生成土地利用模拟（PLUS）模型和生态系统服务与权衡综合评价（InVEST）模型,基于CMIP6提供的共享社会经济路径和代表性浓度路径（SSP-RCP）情景,评估了黄土高原LUCC和生态系统碳储量的时空动态变化,分析驱动因素对不同区域的影响程度,探讨各区域碳储量空间相关性.结果表明：①未来3种情景LUCC变化模式相似,耕地、草地和未利用地面积都有不同程度的减少,建设用地急剧扩张,3种情景下的增幅分别为29.23%~53.56%（SSP126）、34.59%~63.28%（SSP245）和42.80%~73.27%（SSP585）.②与2020年相比,2040年SSP126情景碳储量增加1.813 8×10⁶ t,其余情景持续下降;到2060年,3种情景草原碳储量分别减少13.391×10⁶、33.548×10⁶和85.871×10⁶ t.③从空间相关性来看,黄土高原碳储量在市域间存在相关性,未来情景差异不显著,热点分布在研究区中部及中部以北地区,没有明显的冷点区域.④土地利用变化会增加或损失碳储量.林地、耕地和草地比其它土地类型有更多的碳储量,增加它们的面积和限制向其它土地类型转换会增加生态系统碳储量.     

内蒙古辉河国家级自然保护区湿地保护成效

为科学评估内蒙古辉河国家级自然保护区湿地保护成效,基于定量化、动态性和可操作性原则,构建了保护成效评估指标体系,并以保护区内湿地面积和水鸟多样性的动态监测结果为基础,对2004—2013年保护区湿地保护成效进行了研究. 结果表明:随着辉河国家级自然保护区管理局的组建以及对周边社区放牧和芦苇收割等管控力度的加强,近10 a来湿地保护效果良好,具体表现在保护区内湿地面积基本保持稳定(动态度指数为-0.178%),成片分布趋势增加(平均斑块面积增加53.44%),破碎化程度降低;此外,保护区内水鸟Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均增加较为明显,分别增加83.53%和88.50%;物种丰富度和濒危水鸟数量也呈缓慢增加趋势. 构建的湿地保护成效评估指标体系能够在一定程度上反映自然保护区对湿地的管护效果,建议保护区管理局进一步加强气候因素、水鸟生境质量以及辉河上游湿地的监测工作,并依据当地气候变化情况适当补水.      

衡水湖湿地恢复预案空间模拟及生态风险评价

基于湿地水位、坡度和土地利用/植被覆盖数据3个湿地生境要素,依据湿地生境自然生态单元要素组合和不同湿地恢复策略,在综合考虑水禽生境适宜性和保护区发展现状及未来目标的基础上,对衡水湖国家级自然保护区湿地的生态恢复进行了多预案设计.同时,将目标保护物种纳入考虑范围,通过对湿地恢复预案的生态指数、脆弱度和生态风险值进行评估,构建了一套相对系统的湿地恢复规划与评价体系,并通过对湿地恢复预案实施前后基础设施建设和人为活动导致的生态风险进行评估,揭示了各预案下湿地生态风险在保护区内的空间分布特征.研究表明,以湿地恢复为主的预案1的高风险值区域分布范围最大,以生境改造为主的预案2的高风险值区域分布范围在3个调整方案中最小,湿地恢复与生境改造并重的方案3的高风险值区域在3个调整方案中处于中等水平.结合鸟类适宜生境及其风险分布情况,湿地恢复和生境改造并重的方案值得推荐.     

双碳目标背景下宁夏地区碳达峰预测

为了提高区域碳达峰的峰值和出现时间的预测精度,以宁夏地区为研究对象,在利用IPCC碳排放系数法核算地区的历史碳排放量,创新性地使用动态时间规整算法(DTW)准确识别碳排放的主要影响因素的基础上,联合运用主成分分析法和可拓展的随机性的环境影响评估模型(STIRPAT),构建了基于STIRPAT模型的区域碳排放量预测模型;然后,引入基于因素重要程度评估的情景分析法,结合重要因素的未来可能变化趋势,设计和生成反映不同的社会经济发展状况、技术水平和政策实施效果的情景,最终计算得到不同情景模式下的区域未来碳排放量,准确预估了区域的碳达峰峰值和出现时间,为后续区域碳达峰峰值综合控制策略和对策建议的制定和实施提供了有益的参考依据.     

未来全球PM_(2.5)浓度时空变化特征的模拟

根据政府间气候变化专门委员会第五次评估报告(IPCCAR5)给出的气溶胶及其前体物的不同排放情景RCP2.6(低排放)、RCP4.5(中等排放)和RCP8.5(高排放),利用国家气候中心的气溶胶-气候在线耦合模式,分别模拟了2010~2030和2030~2050年总PM_(2.5)(人为和自然PM_(2.5)的总和)及其中人为和自然气溶胶柱含量的时空变化,并预估了的绿色排放情景RCP4.5下中国地区人为和自然气溶胶对总PM_(2.5)浓度变化的贡献.结果表明,在3种排放情景下,2010~2030年PM_(2.5)柱含量变化的空间分布基本相似.在欧洲、北非及其西侧的洋面上,PM_(2.5)呈现不同程度的增加,其中以北非及其西侧的洋面上的增加最为明显,而阿拉伯半岛东部PM_(2.5)则明显减少.在RCP4.5排放情景下,中国地区年均PM_(2.5)地表浓度的减少量约为2.55μg/m~3,其中人为气溶胶的贡献约为28%,自然气溶胶的贡献约为72%.2030~2050年,3种排放情景下PM_(2.5)柱含量变化的空间分布差异较大,在RCP4.5和RCP8.5放情景下,非洲北部及其西侧洋面的PM_(2.5)显著增加,而东亚地区的PM_(2.5)显著减少,而RCP2.6排放情景与前2种情景的结果区别很大.在RCP4.5排放情景下,中国地区PM_(2.5)及其中人为和自然气溶胶均在2010~2030年的基础上进一步减少,而且人为气溶胶在其中的贡献(约为34%)也有所增加.     

IPCC第一工作组评估报告分析及建议

2021年8月6日,政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组第六次评估报告(AR6)发布,针对气候系统变化科学领域最新研究进展和成果进行了全面、系统的评估. AR6以更强有力的证据进一步确定了近百年全球气候变暖的客观事实,人类活动对气候变暖影响的信号更为清晰. 本文总结了历次IPCC评估报告,并从气候现状、未来可能的气候状态、风险评估和区域适应气候变化信息以及减缓未来气候变化4个方面对AR6进行系统梳理. 结果表明:人类活动产生的温室气体对大气、海洋、冰冻圈和生物圈的影响前所未有,引发了全球许多地区的极端天气和气候极端事件. 未来若温室气体排放没有显著减少,到2100年全球地表温度将至少升高2.1 ℃;如若人类影响得到有效改善,在最低排放情景(SSP1-1.9)中,2055年将变为负碳,到21世纪末气温开始再次下降. 减少CH₄等其他污染物可以为全球气候治理争取时间,并改善空气质量. 建议中国应对气候变化应加强基础科学研究,聚焦模式开发和应用及与各工作组之间的衔接,加快短寿命气候强迫(SLCFs)与温室气体协同控制研究,强化应对气候变化政策措施的科技支撑等.      

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.