全国干湿分布区动态变化研究

在全球气候变化的背景下,我国的干湿状况发生相应变化。本文主要研究过去60年全国干湿状况动态变化,以便于了解气候变化对我国干湿状况的影响。基于1951~2010年全国756个气象站点的气象数据,根据Penman-Monteith潜在蒸散量方法计算潜在蒸散发量,再结合降水量数据计算干燥度指数。利用干湿区划分阈值,划分1951~2010年不同干湿分区,主要有极端干旱区、干旱区、半干旱区、干性半湿润区、半湿润区、湿性半湿润区、湿润区分区,并研究1951~2010年10年年际动态变化。研究结果表明,全国在总体上趋向于干旱,尤其东北地区最为严重,而北疆地区趋向于湿润。不同年代呈现不同的干湿波动性规律,80年代为湿润时期,90年代为极端干旱时期,半干旱区范围明显增加并往东南移动。本研究对理解我国植被空间分布的变化和生态环境建设具有一定的指导意义。     

气候变化对大熊猫分布的潜在影响

分析气候变化对动物分布影响,对气候变化下保护生物多样性具有重要意义。文章利用CART(classification and regression tree),分类和回归树模型,采用A1、A2、B1和B2气候变化情景,模拟分析了气候变化对大熊猫分布范围及空间格局的影响。结果显示:气候变化下,大熊猫目前适宜分布范围将缩小,新适宜和总适宜分布范围在1991~2020年时段较大,从1991~2020年到2081~2100年时段呈现缩小趋势,其中A1情景下变化最大,B1情景下最小。气候变化下,大熊猫目前适宜分布区的东部、东北和南部一些适宜范围将不再适宜,新适宜分布区将主要向目前适宜分布区西部一些区域扩展,并且适宜分布区破碎化,在2051~2080年时段程度最高。另外,气候变化下,大熊猫目前适宜、新适宜和总适宜分布区范围与我国年均气温和年降水量变化呈负相关性。多元回归分析表明,大熊猫目前适宜、新适宜和总适宜分布范围随我国年均气温和年降水量增加而减少,其中气温变化影响比降水量变化影响要大。结果说明,气候变化后,近期将使大熊猫目前适宜分布范围减小,新适宜分布范围增加,随气候变化程度增加,新适宜和总适宜分布范围又将减小。     

气候变化对珙桐分布的潜在影响

分析气候变化对植物分布的影响,对气候变化影响下的生物多样性保护具有重要意义. 利用分类和回归树 (Classification and Regression Tree,CART)生态位模型,设定A1,A2,B1和B2 4种气候变化情景,模拟分析了气候变化对珙桐(Davidia involucrata Baill)分布的影响. 结果表明:随气候变化,珙桐目前适宜分布范围将减小,但新适宜及总适宜分布范围将扩大;珙桐适宜分布范围在模拟时段呈缩小趋势,在A1情景下减幅最大,B1情景下减幅最小. 气候变化后,由于珙桐目前适宜分布范围的东部、南部、北部、东北部和东南部地区缩小,而新适宜分布范围将主要向我国西部及西南部地区扩展,因此,目前适宜分布范围将被破碎化. 气温变化对珙桐分布范围的影响大于降水量的影响.      

土地荒漠化的成因、危害及防治对策

土地荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半湿润、湿润地区,由于气候变化和人类活动等各种因素所造成的土地退化,它使土地生物和经济生产潜力减少,甚至基本丧失.我国是全球荒漠化面积较大、分布较广、危害较严重的国家之一.近年来由于采取了一系列有效的治理措施,荒漠化和沙化整体扩展的趋势已得到初步遏制,但形势依然严峻.     

长江流域植被净初级生产力对未来气候变化的响应

研究基于气象观测和B2气候变化情景数据,利用大气-植被相互作用模型(AVIM2)模拟了1981—2000年和2010—2050年两个时段内植被NPP的空间分布格局及其时间变化趋势并分析了其时空变化与气温和降水量的关系。研究表明1981—2000年流域内植被NPP的空间分布大致呈现自西向东、自北向南递增的趋势。未来长江流域气温将整体增加,但各地增温幅度不同。流域降水量有增有减,主要增加区域位于长江源头和上游及中游的江北地区。未来在气温增加幅度较小而降水量增加的区域,如长江源头和上游的青海、西藏、川西及云南的部分地区的植被NPP将增加。在气温增幅较大而降水量减少或者降水量增加不多的区域如长江中游和下游的广大地区植被NPP将减少。从植被类型来看,长江流域大部分森林、郁闭灌丛和农作物的NPP在B2气候变化情景下将减少,每年减少量分别在0~4.5 gC.m-2、0~2 gC.m-2和0~2.5 gC.m-2之间。高寒草甸、草地和稀疏灌丛的NPP将增加,每年增长量介于0~2 gC.m-2之间。     

SWAT模型水文过程参数区域差异研究

探讨SWAT模型的敏感参数和参数值的区域差异,有助于减少水文过程模拟的不确定性,提高模型在不同区域的应用水平。论文在收集SWAT模型的国内应用文献基础上,依据干燥指数将流域划分为湿润区、半湿润区、半干旱区和干旱区,主要采用定性分析方法,分析模型的敏感参数和参数值的空间差异及其影响因素。结果表明,SWAT模型的敏感参数和参数值具有一定的区域差异。对于地表水文过程,径流曲线系数(CN2)和土壤可利用水量(SOL_AWC)在各个区域都比较敏感,土壤蒸发补偿系数(ESCO)在湿润区和半湿润区较为敏感;由于均受土壤质地的影响,湿润区CN2 值高于半湿润区,SOL_AWC则正好相反;受气温和植被覆盖的影响,湿润区和干旱区的ESCO取值高于半湿润区和半干旱区。地下水参数在湿润区和干旱区较为敏感。降雪融雪参数仅在干旱区融雪对径流贡献大的流域才比较敏感。由于气候、土壤、植被条件的区域异质性,导致了流域水文过程参数的区域差异。结果还表明,由于水文过程还受到局部气象条件、下垫面等多种因子共同作用,以及模型尚未揭示的其它因子的影响,模型参数在相同区域的不同流域也存在着一定的差异。     

甘肃东部旱作区不同气候类型麦田水分供需平衡研究

甘肃东部旱作地区干旱区年降水量小于300mm,半干旱区为300～450mm,半湿润区为450～600mm,湿润区大于600 mm4种气候类型1989～1992年14个测站0～2m深的土壤湿度实测资料,从降水土壤水作物系统观点出发,分析研究旱作小麦的实际耗水指标和耗水特点,探讨麦田水分供需平衡,为发展旱作区小麦高产稳产的栽培管理措施提供科 学依据。     

气候变化情景下湿地净初级生产力风险评价

采用BIOME-BGC模型,模拟了气候变化情景下(A1B, A2, B2)三江平原富锦地区小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地的净初级生产力(NPP)变化,并通过NPP变化情况评价小叶章湿地风险等级.结果表明:未来30年(2013~2042年)各气候情景下富锦小叶章湿地NPP均值均高于基准期均值(1961~1990), A1B和B2情景下未来30年间NPP波动范围变大,A2情景下NPP有降低趋势.风险评价结果表明,气候变化情景下小叶章湿地存在一定风险,尤其是在A1B情景下,未来30年中可能有6年以上的年份存在高风险,A2情景下湿地风险最低.湿地NPP变化与降水量呈显著正相关(R2=0.58,P<0.05),说明降水量是影响区域湿地的重要因素.尽管气候变化情景下假设了存在升温?CO2浓度升高等有利于植物生长的因素,但降水量的的剧烈变化以及极端气候事件的增加,可能会导致湿地在未来气候变化情景下面临较高风险,未来湿地保护与管理过程中应重点关注水的补给和调配.     

气候变化情景下湿地净初级生产力风险评价—以三江平原富锦地区小叶章湿地为例

采用BIOME-BGC模型,模拟了气候变化情景下(A1B,A2,B2)三江平原富锦地区小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地的净初级生产力(NPP)变化,并通过NPP变化情况评价小叶章湿地风险等级.结果表明二未来30年(2013~2042年)各气候情景下富锦小叶章湿地NPP均值均高于基准期均值(1961~1990),A1B和B2情景下未来30年间NPP波动范围变大,A2情景下NPP有降低趋势.风险评价结果表明,气候变化情景下小叶章湿地存在一定风险,尤其是在A1B情景下,未来30年中可能有6年以上的年份存在高风险,A2情景下湿地风险最低湿地NPP变化与降水量呈显著正相关(R~2=0.58,P0.05),说明降水量是影响区域湿地的重要因素尽管气候变化情景下假设了存在升温CO_2浓度升高等有利于植物生长的因素,但降水量的的剧烈变化以及极端气候事件的增加河能会导致湿地在未来气候变化情景下面临较高风险,未来湿地保护与管理过程中应重点关注水的补给和调配.     

大连市近几十年来气候变化初步分析

气候变化已成为全球变化的三大研究主题之一.各国学者做了大量研究工作,并取得诸多成绩.但鉴于区域的自然环境因素各不相同,因此,各区域气候变化就存在气候变化的差异.加强各区域气候变化的研究,对指导该区域工农业生产及居民生活具有非常重要意义.以此为目的,本文对大连市气候变化与全球气候变化进行响应研究.采用气温线性增长率与距平百分率等方法进行分析后,得出近五十年来大连市气候有向暖干化发展的趋势;年平均气温有上升趋势,而年降水量有下降趋势;冬季气温对年均气温拉动作用明显,而夏季降水量减少对年降水量减少贡献率最大等结论.     

全球变化对我国荒漠化的影响

本文根据当前国内外科学家们对全球变化的研究及＂联合国环境与发展大会＂的决议第１２款,＂荒漠化＂的定义,探讨全球变化对我国土地荒漠化的影响。文中利用我国７００多个气象站点３０年的平均气象资料,采用联合国环境规划署环境监测系统／全球资料数据库方案活动中心以及国际上广泛应用的Ｔｈｏｒｎｔｈｗａｉｔｅ计算ＰＥ与气候分类方法,计算和绘制了当ＣＯ_２倍增、气温升高１．５－４．５℃时我国干旱区、半干旱区及半湿润干旱区（Ａｒｉｄ,ｓｅｍｉ－ａｒｉｄａｎｄｄｒｙｓｕｂ－ｈｕｍｉｄａｒｅａｓ）分布变化的图表,同时利用我国北方１６０个气象台站近４０年连续记录的气象资料,进行滑动平均,计算和绘制了干旱、半干旱区的最近４０年来气温变暖及干湿变化的趋势图,分析了在全球变化下如果工业发展和其结构不变的情况下,未来３０－５０年我国土地荒漠化的发展趋势,为我国荒漠化监测预报和防治提供依据和对策。     

全球CO2倍增对我国自然地域分异及农业生产潜力的影响预测

ＣＯ_２倍增导致全球变暖,并对自然环境产生影响的研究已成为举世瞩目的重大课题。本文在ＩＰＣＣ预告的基础上,分析了气候变化对我国自然地域分异的影响,用６７１个站点资料分析了我国温度带及各自然地区的数量指标、各地区生产潜力及影响生产潜力的因子,将气候变暖增温、温度带北移的界线及降水区向西迁移后干湿地区界线的变化绘制成图,同时预测了农业生产潜力的未来变化。结果表明：全球变暖使我国温暖地区面积增加,半干旱及干旱区水分条件改善,有利于作物生产。     

中国阿牙克库木湖水量变化及其驱动机制

融合卫星雷达测高（T/P、RA-2和Hydroweb）与光学遥感数据分析了一个长时间序列的阿牙克库木湖水位及面积变化趋势,并基于NDSI和监督分类的方法提取了湖泊补给冰川的面积。结果表明：阿牙克库木湖在监测期内逐年扩大,面积由1995年的624 km²逐年扩张到2015年的995 km²,在此期间水位总共上升了5 m。气温升高导致补给冰川持续消融,冰川面积由1994年的361.27 km²退缩到2016年的345.26 km²。区域气候的暖湿化是1995-2015年阿牙克库木湖水量增加的主要背景,流域降水量的增加对湖泊水位上升产生直接驱动,持续升高的气温导致的补给冰川消融对湖泊扩张具有重要的促进作用。此外,最大可能蒸散、高海拔降水（雪）、冻土融化等因素也对湖泊的扩张产生重要影响。总之,准确掌握阿牙克库木湖的水量及其对气候变化的响应,对深刻理解青藏高原北部边缘的水资源平衡研究具有重要意义。     

Vulnerability of agro-ecological zones in India under the earth system climate model scenarios

India being a developing economy dependent on climate-sensitive sector like agriculture is highly vulnerable to impacts of global climate change. Vulnerability to climate change, however, differs spatially within the country owing to regional differences in exposure, sensitivity, and adaptive capacity. The study uses the Hadley Centre Global Environment Model version 2-Earth System (HadGEM-ES) climate projections to assess the dynamics in vulnerability across four climate change exposure scenarios developed using Representative Concentration Pathways (RCPs). The analysis was carried out at subnational (district) level; the results were interpreted and reported for their corresponding agro-ecological zones. Vulnerability of each district was quantified using indicators capturing climatic variability, ecological and demographic sensitivity, and socio-economic capacity. Our analysis further assigns probabilities to vulnerability classes of all the 579 districts falling under different agro-ecological zones. The results of the vulnerability profile show that Western plains, Northern plains, and central highlands of the arid and semi-arid agro-ecological zones are the most vulnerable regions in the current scenario (1950–2000). In the future scenario (2050), it extends along districts falling within Deccan plateau and Central (Malwa) highlands, lying in the arid and semi-arid zones, along with regions vulnerable in the current scenario, recording the highest vulnerability score across all exposure scenarios. These regions exhibit highest degree of variation in climatic parameters, ecological fragility, socio-economic marginality, and limited accessibility to resources, generating conditions of high vulnerability. The study emphasizes on the priority to take up adaptive management actions in the identified vulnerable districts to not only reduce risks of climate change, but also enhance their inherent capacity to withstand any future changes in climate. It provides a systematic approach to explicitly identify vulnerable regions, where regional planners and policy makers can build on existing adaptation decision-making by utilizing an interdisciplinary approach in the context of global change scenario.     

中国城市热岛时空特征及其影响因子的分析

全球气候变暖背景下,城市热岛效应会加重城市地区的热胁迫,对人类健康和生存发展提出严峻挑战.近年来我国雾-霾污染情况严重,但雾-霾对城市热岛影响的认识仍较匮乏.本研究基于MODIS遥感卫星地表温度数据,明确了我国2003~2013年白天、夜间以及四季城市热岛的空间变化,并从生物物理学和生物化学角度定量分析其控制机制.结果表明,影响我国白天城市热岛强度的主要因素为人口、农田灌溉和植被活动.纬度、降水量、反照率以及气溶胶浓度是夜间城市热岛强度的主控因子.从对比城乡粗糙度、反照率等生物物理学属性的角度,揭示了乡村背景环境对城市热岛分析的重要影响.结果表明,雾-霾治理可以缓解我国夜间城市热岛现象和热胁迫,有利于缓解区域甚至全球气候变化.     

中国生态脆弱区叶面积指数变化的主导气象因子研究

开展气候变化背景下中国生态脆弱区叶面积指数（LAI）变化的主导气象因子研究,对揭示该区陆地生态系统的变化规律和生态系统对气候变化的动态响应具有重要意义,并为生态恢复建设提供科学依据。基于CN0 5.1气象数据和全球陆表特征参量（GLASS）LAI产品,利用主成分分析方法研究了中国生态脆弱区1982—2017年LAI的变化特征及其主导气象因子。结果显示：1982—2017年,中国生态脆弱区气温基本呈上升趋势,而降水趋势的区域差异显著。大部分生态脆弱区LAI呈增长趋势,包括干旱半干旱、黄土高原、青藏高原和西南岩溶山地石漠化脆弱区大部,以及北方农牧林草脆弱区西部和东南部、南方农牧脆弱区北部和东南部。中国生态脆弱区LAI增长的主导气象因子是气温,其中生态脆弱区大部LAI增长的主导气象因子是日平均气温,而干旱半干旱脆弱区西部和南方农牧脆弱区LAI增长的主导气象因子分别是和日最低和最高气温。研究表明,在研究时段升温对我国生态脆弱区植被生长有积极影响,但在一些区域受湿度状况调制。     

甘肃省1960—2008年潜在蒸散量时空变化及其影响因子

基于甘肃省27个气象站点1960—2008年逐日气温、 降水、 风速、 日照时数、 太阳总辐射和相对湿度数据,应用Penman-Monteith模型和Kriging插值法,分析其潜在蒸散量的时空变化及其影响因子。结果表明:近49 a来,甘肃省不同气候区年均潜在蒸散量变化除河西走廊外均呈上升趋势,并以甘南高寒湿润区上升最显著,变化率为10.36 mm/10 a(α=0.001);在四季变化中,夏季最大,春秋次之,冬季最小,各气候区变化趋势有别。潜在蒸散量空间差异显著,表现为自西北向东南递减,且甘南高原最小,河西暖温带最大。河西、 陇南、 陇中、 甘南及祁连山区年均潜在蒸散量分别与平均风速、 太阳总辐射和最高气温正相关最显著,典型站点与之一致,且辐射项主要受太阳辐射影响,动力项主要受风速影响。