气候变化对北京山区华北落叶松林NPP影响研究

应用BIOME-BGC模型模拟估算了1974—2010年间北京百花山华北落叶松林的净初级生产力(NPP),并分析了不同CO2浓度和气候变化情景对NPP的影响。结果表明:模型模拟出的NPP总体上高于样地实际的测定值,平均值相差范围为-13.61%～23.55%,表现出数值的波浪形年际变化,年际变动率达4.65%;相对于温度变化,降水量是控制华北落叶松林NPP年际变化的主要气候因子;华北落叶松林NPP对单独的CO2浓度加倍、降水增加表现出正向响应,而单独的温度增加不利于华北落叶松林NPP的积累;CO2浓度加倍、降水增加和温度增加三因子共同作用有促进华北落叶松NPP增加的作用,各因子之间表现出较强的交互作用。     

北京山区油松林净初级生产力对气候变化情景的响应

应用BIOME-BGC模型模拟北京十三陵林场油松林净初级生产力对不同气候变化情景的响应。在模拟时设置了本底、CO2浓度加倍、气候变化、CO2浓度和气候同时变化4类8种不同气候情景,其中气候变化设置为温度升高3.5℃、降水增加14%。模拟结果表明:1970—1988年油松净初级生产力(以碳计)的平均值为387.38g·m-2·a-1,有明显的年际变化。油松的净初级生产力正向响应了CO2浓度的倍增,但对净初级生产力积累效果不明显。在气候变化情景下,油松的净初级生产力反向响应了温度升高3.5℃情景,正向响应了降水量增加14%情景,且对降水量的响应十分明显,降水量是控制北京山区油松林净初级生产力的主要因子;CO2浓度、气候变化情景下,CO2浓度倍增和降水的增加会削弱它们对油松林净初级生产力的积累作用。     

宁夏六盘山三种针叶林初级净生产力年际变化及其气象因子响应

利用年轮生态学方法和生物量经验方程,在宁夏六盘山研究了华山松天然林及华北落叶松和油松人工林等3种针叶林的年初级净生产力(NPP)及其与气象因子间的关系。研究表明:3种针叶林生物量的年际变化均符合逻辑斯蒂方程,林分的现存生物量(t/hm²)为华北落叶松林最大(141.96),华山松林(130.99)次之,油松林最小(123.29)。3种针叶林NPP存在显著的年际差异和种间差异,林分的NPP(t·hm^-2·a^-1)为华北落叶松林(6.72)>油松林(5.76)>华山松林(2.66);NPP年际变化在华山松林呈现"快速增加-缓慢增加-缓慢减小"的趋势,而华北落叶松林和油松林为快速上升的趋势。3种针叶林的NPP随年降水量的变化行为不同,华山松林极轻微地增大,华北落叶松林和油松林均是先增加后降低;然而在极端干旱年份或极端湿润年份,3种针叶林的NPP都趋向于相同的较低值,其原因可能分别是水分胁迫和低温胁迫。气象因子对林分NPP的影响具明显的"滞后效应"和种间差异。华山松林NPP与上年11月和当年9、11月的降水量显著负相关;油松林NPP与上年9月及当年4月的降水量显著相关;上年和当年9月的降水量均与华北落叶松林NPP显著正相关。上年6月的温度和当年3与6月的月均温及月均最高温能显著影响3种针叶林的NPP,但存在种间差异,其中华山松林NPP与当年与上年生长季各月的温度均呈不同程度的负相关,而油松林和华北落叶松林则多呈不同程度的正相关。     

内蒙古荒漠草原植被NPP时空变化及气候因子分析：以四子王旗为例

基于遥感数据和气象数据,利用光能利用率模型(CASA),对典型荒漠草原四子王旗1987—2016年植被NPP进行测算,分析NPP时空变化及其与年均气温和年降水量等气候因子的相关性。结果表明:1)1987—2016年四子王旗植被NPP值为144.52g/(m2·年)(C),植被类型地带性分布差异明显,空间上表现出南高北低的分布特征;2)1987—2016年四子王旗植被NPP总体呈现出增长趋势,年际波动为3.09～3.69Tg(C);3)研究区植被NPP与年均气温和年降水量呈显著正相关关系,且与年降水量相关系数更高,表明年降水量是影响荒漠草原区植被NPP的主要气候因子。通过研究荒漠草地植被NPP时空分布及其与气候因子的关系,有助于认识荒漠草原陆地生态系统对气候变化的响应。     

内蒙古温带草原NPP时空变化特征分析

温带草原植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)及其对气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。利用MODIS遥感数据驱动的LUE模型模拟内蒙古温带草原NPP,分析其对气候因子变化的响应关系。结果表明,1)温带草原2001-2014年多年平均NPP值为235.65gC·m~(-2)·a~(-1),呈东北向西南递减的趋势。草甸草原NPP值最大(358.97gC·m~(-2)·a~(-1)),典型草原次之(237.17gC·m~(-2)·a~(-1)),而荒漠草原值最小(127.77gC·m~(-2)·a~(-1));2)温带草原NPP总体上呈上升趋势,集中在锡林郭勒东部和呼伦贝尔的草甸草原和内蒙西部地区的荒漠草原,而典型草原则有下降的趋势,集中在阴山和锡林郭勒中部地区;3)温带草原NPP总体上对降水的敏感性强于对温度的敏感性。草甸草原NPP同时受降水和温度影响,其中温度更为重要,典型草原和荒漠草原NPP主要受降水的影响。     

气候变化对陕南汉江流域植被净初级生产力的影响

根据陕南汉江流域及其周边34个气象站1959-2010年的逐日气温和降水资料,利用周广胜—张新时模型、Penman-Monteith公式、Mann-Kendall检验、相关分析和Spline插值等方法,分析了近52a水热条件的变化及其对净初级生产力(NPP)的影响,并对NPP的未来变化进行预估。结果表明:1)汉江流域年均温为13.7℃,整体呈升高趋势(0.14℃.(10a)-1)(p<0.001),北部快于南部,东部快于西部。多年平均降水为747.3mm,整体呈减少趋势,于1991年发生减少突变;2)NPP高值区位于大巴山区和米仓山部分地区,秦岭山地相对较小,表现出由南向北递减的空间格局。秦岭南麓部分地区NPP上升,汉江谷地除安康外均呈下降趋势,大巴山和米仓山一带除平利、镇坪外均呈现下降趋势。3)NPP与降水、相对湿度和湿润指数呈极显著的正相关关系(p<0.001),与潜在蒸散、日照时数和气温负相关,温度对于NPP积累起到的作用有限,水分是主要制约因素;4)a情景下NPP增幅15%以上,b情景下增加9%左右,c情景下NPP整体下降。     

气候变化对涟水县气候生产潜力的影响分析

利用1961~2010年涟水及其周边11个站点年平均气温、降水量资料,应用Thornthwaite Memorial模型,估算了历年涟水蒸散量气候生产潜力(TspV),分析了其时空分布规律及气候生产潜力与温度或降水量的关系。结果表明,1961~2010年涟水县温度呈上升趋势,降水总体没有明显的增加或减少趋势;涟水TspV值的变化趋势与年降水量的趋于一致,其空间分布特征表现为明显的纬向递减特征;气温与气候生产潜力相关系数极小,区域气候生产潜力与气温关系甚微;降水与同期气候生产潜力关系密切,气候生产潜力和降水量时间变化趋势基本一致;降水是区域作物产量的主要限制因子。     

银川盆地净初级生产力估算和趋势分析

【目的】基于2000-2010年间的遥感数据、气象数据,利用净初级生产力(NPP)估算模型模拟银川盆地NPP,分别从逐月、逐年对其时空变化过程进行分析,并进行预测分析,阐述11年期间银川盆地植被NPP的时空格局与变化特征,探讨NPP与植被健康指数(VHI)之间的耦合关系。【方法】选取2000-2010年间的SPOT VEGETATION数据、归一化植被指数（NDVI）、遥感数据、考虑了研究地区内及其周边气象站点数据等,利用CASA 模型,一元线性回归、奇异值分解等方法对银川盆地NPP空间分布进行估算与分析。【结果】2000-2010年,银川盆地逐月NPP平均值呈现小幅度增长,月均增加0.51 gC·m^-2,以7月、10月NPP值增长最为显著;2000-2010年,银川盆地逐年NPP平均值也呈小幅度增长,年均增加0.24 gC·m^-2,NPP 年平均值总体呈波动趋势,以2007、2009年NPP增长最为显著,降水直接导致了2005、2006年的NPP值出现低值;2000-2010年,从银川盆地NPP空间变化来看,行政区域年平均NPP物质量大小依次为：大武口区＞永宁县＞灵武市＞西夏区＞青铜峡市＞利通区＞平罗县＞贺兰县＞惠农区＞兴庆区＞金凤区。银川盆地NPP 平均值表现出“南北高中间低、东高西低”的空间格局,其中NPP低值集中在西夏区、兴庆区、金凤区等区域;NPP趋势的好坏与村镇点数量大小、人口数量呈异步变化关系;银川盆地的VHI变高（低）时,NPP随之变低（高）,第一模态左右场的相关系数为-0.69,呈现异步耦合关系。【结论】采用光能利用模型对银川盆地的NPP进行估算模拟和实测验证,发现其模拟结果与实测数据接近,该模型测算银川盆地的NPP较为合理;银川盆地NPP总体趋于良好,但局部区域出现恶化情况;银川盆地NPP波动明显,主要受土壤湿度的影响,因此NPP对干旱具有一定的指示作用。     

基于LUE模型的长江源流域NPP时空变化特征分析

长江源流域具有独特的高寒植被生态系统,研究植被净初级生产力变化及其与气候因子的关系,能够反映生态系统对全球变化的响应。利用改进的遥感光能利用率模型(LUE)模拟了2001-2010年长江源流域植被NPP时空变化特征,结合同期气温和降水数据,运用趋势分析法和偏相关分析法,研究了植被NPP对气候因子的响应特征。结果表明:1)植被多年平均NPP值为171.83gC/m~2/a,高寒针叶林NPP值最大(392.64gC/m~2/a),高寒草原最小(70.41gC/m~2/a)。而高寒草甸和高寒草原分布最广,占植被NPP总量的86.6%。2)植被NPP呈增加的趋势(6.39gC/m~2/a),增加趋势不显著,在水热条件的影响下,植被NPP增长呈现出空间异质性,增加幅度由东南向西北逐渐减少。不同植被类型的NPP增长趋势不同,其中高寒针叶林、灌丛、高寒草甸、高寒草原和高山垫状植被的NPP增长率分别为15.98、12.61、3.13、2.69和1.01gC/m~2/a。3)植被NPP相比于降水,对温度的敏感性更高。近10a温度的显著增加是导致植被NPP增加的主要因素。研究结果有利于把握长江源流域高寒生态系统功能特征,为生态规划建设提供科学依据。     

长白落叶松林生态系统净初级生产力对气候变化的响应

应用BIOME-BGC模型和样地调查数据,模拟并验证了吉林省汪清林业局长白落叶松林生态系统净初级生产力(NPP)在1980—2013年间的动态变化情况,分析了NPP对区域气候变化的响应以及在SRES A2和B2排放情景下长白落叶松林生态系统NPP的动态变化。结果表明:BIOME-BGC模型较好地模拟了样地NPP的动态变化,且模拟NPP与样地实测生产力的动态变化规律相似;在1980—2013年间,长白落叶松林生态系统NPP(以碳计算)均值为477.74 g/(m2·a),波动范围是286.60～566.27 g/(m2·a);研究区内长白落叶松林生态系统NPP与年降水量呈显著正相关;在未来A2和B2排放情景下,NPP对未来降水量增加的响应呈正向,对年均温度增加呈负相关,其中温度升高对NPP的负效应要大于降水量增加对NPP的正效应;此外,CO2浓度增加有利于长白落叶松林生态系统NPP的增加。      

Evaluating the grassland net primary productivity of southern China from 2000 to 2011 using a new climate productivity model

Grassland is the important component of the terrestrial ecosystems. Estimating net primary productivity(NPP) of grassland ecosystem has been a central focus in global climate change researches. To simulate the grassland NPP in southern China, we built a new climate productivity model, and validated the model with the measured data from different years in the past. The results showed that there was a logarithmic correlation between the grassland NPP and the mean annual temperature, and there was a linear positive correlation between the grassland NPP and the annual precipitation in southern China. All these results reached a very significant level(P0.01). There was a good correlation between the simulated and the measured NPP, with R2 of 0.8027, reaching the very significant level. Meanwhile, both root mean square errors(RMSE) and relative root-mean-square errors(RRMSE) stayed at a relatively low level, showing that the simulation results of the model were reliable. The NPP values in the study area had a decreasing trend from east to west and from south to north, and the mean NPP was 471.62 g C m~(-2) from 2000 to 2011. Additionally, there was a rising trend year by year for the mean annual NPP of southern grassland and the tilt rate of the mean annual NPP was 3.49 g C m~(-2) yr~(-1) in recent 12 years. The above results provided a new method for grassland NPP estimation in southern China.     

基于过程模型的泰国热带森林碳通量动态模拟解析

本研究收集整理泰国SKR站2001—2003年热带季节性常绿林CO₂垂直梯度浓度和气温、降水等气象数据集,耦合并改进NCEAS模型,在月尺度上模拟季节气候变率下热带森林碳源?汇的收支过程。结果表明:（1）泰国SKR监测站热带森林表现为较明显的雨热同期现象,雨季（4?10月）降水量占全年的90%以上,温度在4?5月达到峰值。干季与雨季的CO₂浓度存在明显的差异,呈现雨季低、干季高;垂直方向上,CO₂浓度随高度的增加而降低。（2）降水量影响是SKR监测站热带森林的生产力变化的主要因素,改进后的NCEAS模型能够较准确地模拟月尺度森林的NPP;6?7月是改进后的NCEAS模型模拟热带森林的月NPP的最佳时间尺度。（3）构建的模型具有较高的拟合精度:r=0.69,RMSE=14.93 gC·m?2·月。似然函数值RMSE对活化能Ea及凋落物质量M₀不敏感,在参数分布区间内都有低似然值取值;扩散系数k敏感,在参数取值0.4时存在极值,表示k是影响热带森林CO₂通量变化的主要影响因子。综上所述,在基于生态系统过程的碳通量模拟研究中,森林内部向大气边界层的CO₂扩散过程是森林生态系统碳通量变化的主要影响因子。     

2000～2013年三江平原北部NPP变化特征分析

应用最小二乘法和逐像元相关分析方法,结合三江平原土地利用变化数据,分析2000～2013年三江平原北部地区年均植被NPP变化情况,获得研究区NPP趋势变化数据及水田扩张与NPP空间相关数据.结果表明,三江平原北部在水田快速扩张驱动下,NPP值先缓慢减少后波动上升,整体为线性增加趋势.NPP具有明显年际增加趋势,基本规律为年均NPP值相对较低区域,增加趋势较弱,反之亦然.水田扩张与NPP值相关性分析表明,由旱地转为水田区域,水田扩张与NPP值变化具有正向相关性;由沼泽湿地和林地转为水田区域,水田扩张与NPP值变化具有负向相关性.研究表明,农田耕作方式是NPP变化重要影响因素之一.     

气候变化对阿勒泰地区自然植被净第一性生产力的影响

[目的]建立阿勒泰地区自然植被净第一性生产力与年平均气温和年降水量的统计关系,在此基础上,估算未来气候变化对自然植被净第一性生产力的可能影响.[方法]利用新疆阿勒泰地区7个气象台站1961～2008年的历史气候资料对年平均气温和年降水量变化规律进行统计分析的基础上,采用周广胜等[1]的自然植被净第一性生产力模型,计算了近48年阿勒泰地区自然植被净第一性生产力的变化特征.[结果]48年来,阿勒泰地区年平均气温以0.475℃/10 a的倾向率上升,降水量以11.495 mm/10 a的倾向率增多,年平均气温和年降水量分别于1975和1986年发生了突变性的上升;受其影响,自然植被净第一性生产力以0.2 t/hm2/10 a的倾向率增长,并于1985年发生了突变性的增大.[结论]未来气候的"暖湿化"变化对提高阿勒泰地区自然植被净第一性生产力将产生积极影响,平均而言,在其它条件不变的前提下,年降水量每增多10;,自然植被净第一性生产力将增加7;～9;.年平均气温每升高1℃;自然植被净第一性生产力将增加0.06;～1.56;.     

塔城市近47年气候变化特征

利用塔城市1961～2007年地面气象资料,分析了47年来温度、降水、日照和风速的变化特征,结果显示,气温呈明显上升趋势,气温变化速率达0.50℃/10a,47年平均气温上升了约2.4℃。四季季平均气温整体上都呈上升趋势,冬季气温最为明显,线性增长率达0.85℃/10a;秋季次之,线性增温速率为0.58℃/10a;夏季线性增长速率为0.39℃/10a;春季线性增温速率最小为0.34℃/10a,年平均最高气温的年代际变化呈波动式上升特征,增温率为0.37℃/10a。春、夏、秋、冬的线性增温率分别为0.217、0.266、0.488和0.540℃/10a。平均最低气温年代际变化与平均最高气温年代际变化比较相似。近47年来,年降水量呈增加趋势,降水量倾向率3.49 mm/10a,年降水量变化的波动较为明显,春、夏季降水量变化不太明显,秋季降水量有明显的减少趋势,冬季降水量上升趋势最明显,对全年降水量上升趋势贡献最大,其次为春季。近47年来,平均日照时数有明显的下降趋势,其变化速率为-21.1 h/10a。年平均风速呈较小的减弱趋势,减少速率仅为-0.08 m/s.10a。     

冬季仔猪舍内二氧化碳浓度的数值模拟研究

目前大部分养猪场在冬季减少通风以进行保温,为了评估这种饲养方式下舍内空气质量状况,以自然通风方式的断奶仔猪舍为研究对象,在现场实测环境因子的基础上,采用CFD技术对自然通风仔猪舍内的气流速度、温度、CO2浓度进行数值模拟。由模拟结果可知:在仔猪活动范围内,在呼吸水平高度为0.4m的区域内风速在0.1 m/s以下,猪舍后半段存在大面积的气流停滞区,主要由于通风不足,导致新风无法贯穿整个猪舍;温度分布范围为15～21℃,进风口端猪体周围平均气温16℃,舍内平均温度20℃; CO2浓度在0.16%～0.25%,平均浓度为0.19%。在6个环境测点中气流场相对误差范围0.2%～30%,温度场误差范围2%～13%,CO2浓度相对误差范围4.3%～24.2%,实测值与模拟值的相对误差范围在可接受的范围内。舍内的温度、CO2浓度均不在环境卫生标准之内,自然通风方式无法满足断奶仔猪对冬季环境的需求。上述结果为有效提高饲养管理水平,实现经济效益的最大化奠定了基础。     

气候变化对海南岛生态承载力的影响分析

利用植被净第一性生产力估算法测算海南岛自然植被净第一性生产力,并根据海南岛在CO_2倍增情景下气候变化的模拟结果,分析气候变化对海南岛生态承载力的影响。自然植被净第一性生产力与热量和水分条件呈正相关性,气温和降水增幅越大,自然植被净第一性生产力增加越多。而植被净生产力是反映区域生态承载力的间接指标,因此由分析结果知,在CO2倍增情景下,气候变化能显著提高海南岛生态承载力。