气候变化对渭河流域自然植被净初级生产力的影响研究(Ⅱ)——渭河流域自然植被净初级生产力的研究

利用渭河流域及其周边地区52个气象站1959～2010年的逐日气象资料,采用周广胜-张新时模型、Penman-Monteith模型、气候倾向率、相关分析和Spline插值等方法,分析了近52年湿润指数的时空变化特征及其对NPP(自然植被净第一性生产力)的影响,并对未来不同的气候变化情景下NPP对气候变化的可能响应进行预估。结果表明:NPP高值区位于秦岭山区、关中部分地区、子午岭、六盘山和华山地区,总体呈下降趋势(P>0.1),仅个别站点微弱上升;NPP与降水、相对湿度和湿润指数成正相关(P<0.001),与潜在蒸散量、日照时数和气温负相关,温度对于NPP累积起到的作用有限,降水是主要制约因素;不同的气候情景对NPP的模拟表明,温度和降水同时上升的情况下NPP增幅15%以上,仅温度升高而降水不变NPP增加10%左右,温度上升而降水下降导致NPP不升反降,仅个别地区出现小幅上升。     

植被净第一性生产力模型研究进展

建立符合实际情况的植被净第一性生产力模型，可以为研究土地承载力和制定人口、环境、资源协调发展战略和规划提供科学依据。详细了植被净第一性生产力模型的国内外研究进展，并对现有的自然植被和作物生产力模型进行了简要评价，比较其优劣，指出了今后的发展方向；建立植被叶面积指数与生物生产力区域遥感动态模型；在全球变化背景下，研究生物生产力的变化趋势尤为重要；对于作物生长模型应组建模型进行所需的各类数据库。     

新疆气候变化下植被净初级生产力格局分析

针对新疆独特的气候-植被特征,利用遥感技术对植被光合作用解析,应用有关模型参数修正,构建适用干旱区的光能利用率模型NPP-GPEM;模拟估算新疆20年陆地生态系统1 km像元的年净第一性生产力,并进行其时空格局变化分析。结果表明:模拟结果检验较好地反映了新疆NPP空间分布和变化特征,明显体现出研究区生态系统碳吸收的空间异质性特征;表明干旱区植被生理特征的光能利用模型较合理,为干旱区生态系统研究和陆地生态系统碳循环研究提供了借鉴。     

气候因素和人类活动对砒砂岩区植被净初级生产力的影响

砒砂岩区是黄土高原水土流失最严重的地区之一,其植被生长状况对该区控制土壤侵蚀和维护生态平衡起着重要作用。本文基于CASA模型和Rclimdex 1.0分别计算了2001—2021年砒砂岩区植被净初级生产力NPP和18个极端气候指数,采用趋势分析、相关分析、随机森林重要性排序、残差分析等研究了砒砂岩区NPP时空变化及其对气候因素的响应特征,并量化了气候因素和人类活动对砒砂岩区NPP的相对贡献。结果表明：（1）2001—2021年砒砂岩区NPP变化呈显著增加趋势,但未来82.5%的区域NPP将由增加趋势变为减少趋势。（2）年际尺度上,砒砂岩区NPP与年均气温、年总降水量、极端强降水指数主要呈正相关,与冷夜日数TN10P、气温日较差DTR呈负相关。季节尺度上,春季均温以及暖夜日数增加有利于NPP增加,且存在滞后影响。夏季暖昼日数增加不利于植被生长,且NPP对夏季暖昼日数存在3个月的滞后响应。夏季极端强降水有利于NPP增加,而夏季干旱不利于植被生长,且NPP对持续干燥日数CDD存在3个月的滞后响应。（3）气候因素和人类活动共同促进了砒砂岩区NPP增加,裸露区和覆沙区气候贡献占主导地位,气候因素...     

黄河源地区植被净初级生产力对气候变化的响应

基于黄河源区1959—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Thornthwaite Memorial模型计算了50 a植被净初级生产力(NPP),分析其年际和年代际变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:1959—2008年间,研究区年NPP变化呈显著上升趋势,NPP变化曲线线性拟合倾向率在95.502～190.72 kg/(hm2.10a)之间,20世纪90年代后NPP较高。20世纪70年代表现为"冷干型"气候特征,NPP距平百分率偏少1.1%～2.1%;2001—2008年均为"暖湿型"气候特征,NPP距平百分率偏多2.1%～4.5%。影响黄河源区NPP变化的主要气候因子是降水量、最大蒸散量和平均最低气温。"暖湿型"气候对植被净生产力增加最有利,黄河源区NPP可增加5.5%～8.5%。而"冷干型"气候造成植被净生产力下降5%～9%。若2050年在"暖湿型"气候情景下,黄河源区未来NPP较多年平均值增加7%～17%。     

近30年关天经济区植被净初级生产力对土地利用变化的动态响应

利用1980-2010年4期Landsat遥感影像,获取相应年份的土地利用图,并提取NDVI,在此基础上利用CASA模型计算关天经济区植被NPP,计算分析土地利用变化对NPP的影响。结果表明:1)林地NPP均值最大(383.38gC·m-2·a-1),其次是草地、耕地,建设用地NPP最低(271.66gC·m-2·a-1)。2)关天经济区近30年NPP呈现先降低后增加再小幅降低的趋势,1980年的植被NPP为2.3×107gC·m-2·a-1,2000年为1.7×107gC·m-2·a-1,2005年为3.2×107gC·m-2·a-1,2010年2.2×107gC·m-2·a-1。3)关天经济区植被NPP在空间上分布不均衡。秦岭山区以及宝鸡与天水交界处的山区植被NPP高,秦岭山区植被NPP高达631.15gC·m-2·a-1,而低值区(53.85gC·m-2·a-1)位于经济发达的关中平原。4)土地利用变化区域,土地利用类型变化对区域植被NPP的影响显著,耕地转变为建设用地使NPP降低,关中平原与天水地区人口居住区与开垦区植被NPP明显下降,土地开发利用导致了植被NPP的降低。所以,关天经济区在维持经济发展的同时,要控制建设用地的无序增长,维持好区域的植被覆盖,保障区域生态平衡。     

青海气候变化趋势及对植被生产力影响的研究

应用青海省南部三江源区、东北祁连山地及环青海湖区气象站1961-2004年气温、降水和所在地区植被地上净初级生产力资料,分析和模拟了44年来有关气候变化特征以及植被生产力与气温、降水、地理坐标参数间的关系,模拟估算了假设未来气候温暖化情景下青海植被生产力变化的可能。结果表明:44年来青海各地气温均在升高,青海北部比南部增温明显;年降水量变化平稳,但北部比南部有所增加;土壤实际蒸发散表现出明显的升高趋势;青海南部植被地上净初级生产力(NPP)逐年降低,青海东北地区相对平稳。模拟计算表明,由于青藏高原植被的生长主要受温度条件的限制,在未来气候增暖,降水不变或增加的趋势下,植被地上NPP均有所增加。     

新疆石河子地区近40 a来气候变化特征分析

利用1961-2001年石河子地区的气象资料,分析了40 a来气温、降水、日照的变化特征,结果表明:石河子地区的年、冬季、夏季气温总体呈上升趋势,20世纪60-70年代,年、冬季、夏季气温呈降低或不变的趋势,80-90年代气温呈增加趋势,80年代冬季升温比夏季升温明显,而90年代夏季升温比冬季明显;降水总体呈上升趋势, 降水增长率为10.6 mm·(10 a)-1, 90年代平均降水比30 a均值偏多20.8%;年平均日照时数总体呈下降趋势,但下降趋势不明显,日照时数的减少率为-9.2 h·(10 a)-1.充分表明,石河子地区气候正在趋于暖湿化,日照时数总体变化较为稳定,这对本区发展农牧业具有积极的作用.     

利用BEPS模型估算城区植被净初级生产力的时空变化

为了定量评估北京奥运绿化工程改善生态环境的效果,在北京城区各主要公园绿地林木普查和叶面积指数观测及气象观测数据的基础上,修正模型参数建立适用的BEPS模型,利用年降水量相差不大的2004和2009年TM遥感数据估算北京城区植被NPP空间分布。结果表明,北京奥运绿化工程取得了显著效果,2004年与2009年相比,北京城区植被年NPP总量由2.71×1011g C·a-1增长到3.05×1011g C·a-1,年NPP均值由83.18g C·m-2a-1上升到93.39g C·m-2a-1;年NPP在0~100g C·m-2a-1范围的面积比例由53.61%下降到42.72%,而在100~200g C·m-2a-1范围的面积比例由20.98%上升到33.49%。城区各大公园林地的年NPP数值较高,植树造林是补偿因城市扩展导致NPP损失的最重要途径。     

农牧交错区耕地净第一性生产力动态变化研究——以陕西榆林市榆阳区为例

以榆林市榆阳区1984～2003年各乡镇的粮食产量统计数据为依据,选用了适合农用地的净第一性生产力估算模型,对该区耕地净第一性生产力单位面积量及总量进行分区动态测算,以揭示生态环境对耕地净第一性生产力的影响.研究表明:(1) 1984～2003年间,榆阳区耕地净第一性生产力总量在波动中上升,20 a内总物质量从21.94×104 t/a增加到57.98×104 t/a,年度递增率为5.24%.(2) 在1984～2001年间,榆阳区北部耕地净第一性生产力远高于南部,且呈较快上升趋势,而南部黄土丘陵沟壑区的耕地净第一性生产力呈较平缓的波动变化,且略有下降.(3) 在1984～2001年间,榆阳区城区、近郊、远郊的差异性在单位耕地面积净第一性生产力上体现为城区＞近郊＞远郊;在耕地NPP总量方面,城区、近郊和远郊都表现为在波动中上升,三区变化以远郊波动幅度最大.(4) 榆阳区耕地净第一性生产力总量的大幅增长有农业投入增加的原因,但主要得益于该区的生态环境的改善.     

新疆气候变化研究进展

通过对1990年以来新疆气候变化研究的国内外文献资料的归纳总结,将新疆气候变化事实、影响、应对措施及预测等方面的最新研究进展进行了概括.结果表明:整体上,新疆的气候正在向暖湿化方向转变,这一变化事实导致了该区域水热的重新配置,对水资源和农业等都产生了较大的影响.     

新疆天然光照度变化趋势分析

基于新疆8个城市连续50 a（1961-2010年）的太阳辐射及气象数据,结合中国辐射光当量模型,获取各城市天然光年总照度值。应用Mann Kendall 检验方法,分析各城市天然光年总照度变化趋势及年际变化趋势。结果表明：年总照度变化幅度最大的城市为喀什,其年总照度降低2.4×108 lx•（10a）^-1;年总照度变化幅度最小的城市为若羌,其年总照度降低1.1×108 lx•（10a）^-1。城市年总照度年际变化趋势为喀什逐年递减;阿勒泰、乌鲁木齐、伊宁、哈密、吐鲁番及和田为先波动后下降,且下降趋势显著,若羌为先波动后下降,但下降趋势不显著。     

三江源区森林植被对气候变化响应的研究分析

基于植物生态学原理,在设置样地、建立样方的基础上,分别采用角规法对三江源区10个典型乔木林样地蓄积量、每木检尺法对三江源区10个典型灌木林样地生物量、收获法对三江源区10个典型草本样地生物量进行年度连续监测,在同期、同空间、同尺度条件下发现:2006年度乔木林蓄积量相比2005年稍有增长,2006年度灌木林生物量相比2005年有增有减,2006年度草本生物量相比2005年均有减少。分析其原因主要是由于气候变化造成的,2006年较2005年平均气温升高0.2-1.0℃、蒸发量增加54-334mm、年降水量减少60.7-164.5mm。     

近56 a新疆北部地区气候变化特征

根据新疆北部40个站点1961-2016年逐日气温、降水数据,采用数理统计、倾向率法、Mann-Kendall突变检验和小波分析等方法,研究北疆地区近56 a气候变化特征、变化趋势以及变化的空间差异。结果表明:在研究时段内,气候总体呈气温升高、降水量增加的暖湿化趋势,年平均气温以0.34℃·(10a)^-1速率上升,年降水量递增速率12.05 mm·(10a)^-1;Mann-Kendall突变检验显示,气温在1991年发生突变后升高,降水量1987年出现突变后逐渐增多;年平均气温变化表现出6 a、14 a和28 a周期性规律,降水量变化有4 a、12 a和22 a的规律;在空间上,气温增速东西大于南北,降水量增量山区多于平原和盆地,西部多于东部。     

新疆气候变化的适应能力时空演化特征

当前气候变化及其对社会经济的深刻影响已成为全球不容忽视的客观问题,减缓与适应气候变化就成为两种不可或缺的应对方式。20世纪80年代以来,新疆气候变化十分明显,平均气温大幅上升,极端降水事件频率增加且强度增强,对区域水资源、农业与牧业等领域的持续平稳发展提出了重大挑战。鉴于新疆地区在整个欧亚大陆都处于非常重要的地位,分析其气候变化的适应能力及其演进状况,有利于决策者制定区域应对气候变化不利影响的策略。基于1991—2013年国民经济统计数据,将证据理论确定权重法与灰色综合分析法相结合,分析新疆各地州市社会经济层面气候变化适应能力的时空演进状况。结果表明:新疆整体的适应能力从"八五"时期(1991—1995年)至"十二五"时期(2011—2013年)呈不断上升态势,尤其从"九五"时期(1996—2000年)到"十五"时期(2001—2005年),从"十一五"时期到"十二五"时期增加幅度最大;新疆各地州市的适应能力,除了克拉玛依市,从2004—2013年变化幅度不大,且从2009年以后各地州市的适应能力高中低的相对分布格局更加分散和聚集。通过对比每一个地州市2009—2013年与2004—2008年的平均适应能力水平发展,发现新疆有6个地州市的适应能力为轻微下降的态势;在全部地州市中,适应能力最低的区域主要集中在新疆的西南部,适应能力最强的为乌鲁木齐市与克拉玛依市,其余的地州市为中等水平,并且不同适应能力等级间的差距比较大。     

近20 a来新疆植被覆盖变化特征研究

以前人提取的近20a(1982—2000年)植被覆盖度指数FVC为基础数据,根据新疆不同的自然地理区域和地貌类型,采用分区海拔的方法对FVC影像进行分类。对各地理区域植被的变化采用距平处理,初步定量分析了新疆植被的变化状况。结果表明,近20a来新疆无论是山地还是平原,高植被覆盖度的绿洲和森林面积均有所增加。以地区论,伊犁地区植被覆盖变化幅度最小,状况最为稳定;东疆地区绿洲与高覆盖度植被稳定,低覆盖度植被变化幅度相对较大;北疆平原地区绿洲面积增加,高覆盖度植被和无植被区面积减少;北疆山地森林植被增加,不同时间增加的速率不同,高覆盖度植被与森林的变化呈一定的相互转换关系;南疆地区绿洲面积显著增加,与此相对应的是高、中覆盖度草地的面积下降,山地荒漠面积近年来有所增加,森林和高覆盖度草地面积也有所增加。从植被类型转换方式来看,在平原区,绿洲与中、高覆盖度草地面积之间具有强烈负相关;而山区的植被类型转换多发生在无植被区与低、中覆盖度草地之间或高覆盖度草地和森林之间。人工绿洲面积的变化成为新疆平原区植被类型变化的重要因素,南北疆绿洲面积增加的同时,中、高覆盖度植被减少,即绿洲与沙漠之间过渡带的植被面积减少。     

气候变化和人类活动对蒙古高原植被覆盖变化的影响

基于全球监测与模型研究组（GIMMS）归一化植被指数(NDVI),对蒙古高原地区1981-2006年植被覆盖的时空变化进行了研究,并从气候变化和人类活动的角度,分析了植被覆盖变化的原因。1981-2006年蒙古高原的植被覆盖时空分布具有明显的地带性特征,森林区及荒漠区植被覆盖呈现小幅下降趋势,草原区呈现上升趋势,蒙古高原NDVI分布从东北向西南、从高原南北边缘地带向中心地带呈明显的规律性变化：高原东北部的大兴安岭地区NDVI最高,蒙古国北部的杭爱山脉次之,西南部荒漠区的NDVI最低。研究表明: 植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,蒙古高原地区的降水变化是植被覆盖变化的重要原因,森林砍伐、河套耕作及城镇化等人类活动则是导致具有相似气候条件的内蒙古与蒙古国植被覆盖变化区域差异的原因。     

近50年来新疆阿勒泰地区的气候变化

利用新疆阿勒泰地区6个气象代表站点1961-2008年的年平均气温、年最高、最低气温和年降水量等资料,研究近50年以来阿勒泰地区的气候变化特征.结果表明:阿勒泰地区气候明显变暖,年平均气温上升率0.49℃/10 a.2000-2008年的年平均气温较20世纪60年代上升了1.76℃.2007年年平均气温达到历史最高点5...