沙被生态系统水平结构成带性研究

不同空间尺度的地理单元都有成带性的表现。研究沙被生态系统的成带性,对于深化沙被生态系统空间结构规律性的认识及其保护、修复与利用具有重要意义。通过对不同沙被生态系统的实地考察和卫星影像解译发现:沙被生态系统的水平结构存在从其边缘到腹地的带状或近似于带状的规律性分布,我们称为沙被生态系统水平结构的成带性;沙被生态系统成带性主要表现在沙被表面形态的成带性和植被的成带性两个方面;沙被表面形态的成带性是植被成带性形成的基础,同时植被对沙被表面形态和稳定性具有一定的影响。     

沙被特征的解读及沙被生态系统的保护、利用和修复

为了更好地理解沙被的概念,促进沙被概念的应用,文章对沙被概念的内涵和外延进行了解释、说明,阐述了沙被的规模(面积和厚度)、形态与微形态、规模与其生态效应的关系,以及沙被成因和确定沙漠、沙地边界范围的依据。认为沙被概念具有一定的理论意义和应用价值。同时,探讨了沙被属于沙汇还是沙源、沙被生态系统的适度保护和利用,以及生态建设与修复需要关注的问题。     

川井沙地及其周边小规模沙被范围和特征的研究

文章以内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗川井沙地及其周边小规模沙被为研究对象,明确了川井沙地的范围、气候类型和植被类型.研究显示:川井沙地总面积4222.90 km2,属于大规模沙被,其主体部分(74.2％)位于川井苏木境内,属半干旱气候,地带性植被是荒漠草原;川井沙地大部分区域沙层厚度小于50 cm,以平沙被、物理沙堆和植物...     

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘温度特征浅析

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘温度因不同类型、深度、部位、天气、时段差异很大。利用不同深度、部位,晴天和沙尘天,裸地与植被,不同植被下的温度观测,浅析其温度分布特征。沙丘表面日最高温出现在顶部,日最低温和日较差最大值出现在迎风坡。沙丘顶部和迎风坡升温快,降温也快,日较差大,落沙坡则相反。沙丘顶部、左翼、迎风坡和落沙坡,日变化振幅,浮尘、扬沙天小于晴天。迎风坡和落沙坡20cm深度,晴天和沙尘天最高最低温度出现时间和沙表层有相反趋势。0～20cm迎风坡和落沙坡日较差逐渐减小,最高与最低温度出现时间,晴天和沙尘天不同,晴天和沙尘天温度差值在白天较大。裸地和植被表层沙面温度变化较大,植被阴面日变化振幅小于裸地和植被阳面。裸地和植被浅层温度变化平缓。红柳和芦苇所在沙堆表层温度日变化较大,梭梭的日变化小,温度最低值均出现在07时。     

特征地质时期和现代东亚季风-水文-生态相互作用

本项目主要由中国气象科学研究院、中国科学院地质与地球物理研究所以及南京信息工程大学的科研人员承担。在过去两年中,对中国沙区的毛乌素沙地、库布其沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地、松嫩沙地、呼伦贝尔沙地进行了广泛的野外考察和采样,并完成了对这些样品的光释光测年、孢粉分析以及磁化率和粒度分析。根据对这些样品的分析结果以及以往的研究成果,确定了在末次盛冰期(LGM)和全新世适宜期我国北方生态脆弱区的植被和土壤类型等分布状况。利用这些植被和土壤     

植被参数变化对沙尘起沙影响机理的数值模拟

分析了叶面积指数和植被覆盖变化对沙尘暴起沙过程的影响机理。在一个集成的沙尘数值模拟预报系统中,将模拟区域的叶面积指数分成了0,0.5,3.0和卫星反演的实测值4种,结果表明,叶面积指数对沙尘的数值模拟有较大的影响,利用卫星反演的叶面积指数计算沙尘浓度时,沙尘浓度的变化介于叶面积指数为0~0.5之间。将植被覆盖度数据分成0,0.2和卫星反演的实测值3个类型。当植被覆盖度都为0时,沙尘浓度最大;当植被覆盖度为0.2时,沙尘浓度出现的范围明显减少。     

风蚀起沙的影响因子及其变化特征

以敦煌地区的戈壁和绿洲为例,对地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度及其变化特征和风蚀起沙过程中地表土壤的粒子尺度分布及其对垂直尘粒通量的影响进行了分析研究。结果表明,地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度随土壤水分含量和植被覆盖度的增大而增大,随粒子尺度的变化是先减小后增大,在中间某一尺度处有一最小值;土壤的人工利用和管理对临界摩擦速度也有着相当大的影响,风蚀起沙过程中,地表土壤的粒子尺度分布随时间发生变化,瞬时的粒子尺度分布不同于平均的粒子尺度分布,利用前者计算得到的垂直尘粒通量对摩擦速度的变化更敏感,利用后者计算得到的垂直尘粒通量偏大。     

地表面物理过程与生物地球化学过程耦合反馈机理的模拟研究

利用大气—植被相互作用模式（AVIM）研究地表面物理过程与生物地球化学过程耦合的机理和实现方法,其基础是植物与非生物环境之间物质和能量交换等物理过程影响植物的生理生长过程,使得植被宏观形态和相应的地表的动力学参数上发生显著变化,又反过来作用于植被与大气、土壤之间的物理交换过程。这种气候与生物圈双向反馈过程是在季节和年际时间尺度上的主要相互作用机理。应用AVIM于内蒙古半干旱草原,模拟了在大气状况强迫下,草原生态系统初级生产力,植被与大气之间CO2、潜热和感热的交换,揭示了地表物理和生物学过程耦合反馈机理。     

中国西北地区植被时空动态及其影响因子分析

利用1981-2000年NDVI数据,分析了西北地区植被变化时空特征。结果表明,西北地区植被季节性变化与气温季节性变化一致,植被分布与降水分布一致。干湿指数计算结果在半干旱区和NDVI变化有较好的对应关系,即湿润春季和夏季,陕西境内植被覆盖度有明显增加;内蒙古、甘肃、宁夏和青海低植被覆盖度区域有不同程度减少,中高植被覆盖度区域增加,说明降水对该区域植被有重要影响。新疆大部分区域均位于年降水量50 mm的极端干旱区,NDVI对这些区域由降水引起的植被覆盖度变化的反映不敏感。由此可见,西北半湿润半干旱区NDVI变化对降水反映最敏感。     

中国北方植被覆盖度特征及其与沙尘暴关系

采用气象观测数据和遥感数据,借助数据统计分析技术,对中国北方年、季植被覆盖度变化规律、植被覆盖度变化强度、植被覆盖度变化趋势和植被覆盖度对沙尘暴灾害的影响进行了分析。结果表明,中国北方地区的植被覆盖度总体上呈波动增加的趋势,波动范围为0.395～0.487,植被覆盖度上升趋势与沙尘暴日数下降趋势有着很好地对应关系;中国北方春季和夏季植被覆盖度变化具有随季节的不同,植被覆盖度变化强度表现出不同的空间分布特征,在春季植被覆盖度变化强度与植被覆盖度的空间分布有较好的一致性。尽管中国北方地区植被覆盖状况整体呈上升趋势,但在华北和西北的干旱半干旱区土地退化严重,荒漠化在加剧。     

中国区域陆面覆盖变化的气候效应模拟研究

基于MODIS和CLCV陆面覆盖资料,利用区域气候模式RegCM4分别进行两组24年（1978-2001年）的数值模拟试验,研究中国区域陆面覆盖变化对区域气候的影响。结果表明,以荒漠化和植被退化为主要特征的陆面覆盖变化通过改变陆面能量、水分平衡与大尺度环流进而对气候要素产生重要影响。夏季,中国南方地区普遍降温,季风边缘区及藏北高原气温升高,降水减少;季风边缘区与西北地区气温年际波动加剧;内蒙古中东部地区西南风增强,进而水汽输送增强,一定程度上增加了该地区降水。冬季,中国东部地区偏北气流增强,更多干燥冷空气南下,使得黄河以南地区降水减少、气温降低。     

河南省沙尘暴时空分布特征及影响因子分析

对河南省沙尘暴时空分布特征及影响因子分析发现：河南省沙尘暴在东部平原地区发生频率高于西部山区，在驻马店以北，年沙尘暴日数为1的等值线基本上与地势海拔100m地形等高线相吻合；沙尘暴的多发地区，沙尘暴日数年际变化在多数年份较为剧烈；河南省沙尘暴沙源并非全部来自省外，省内下垫面沙尘对沙尘暴的发生起了一定的促进作用；沙尘暴的发生与降水量关系极不明确，但在部分年份与月最长无降水日数和日照时数之间存在着一定的对应关系。     

The effect of vegetation changes on precipitation and Mesoscale Convective Systems in the Sahel

A number of general circulation model studies have assessed the impact of degradation of the land surface in the Sahel, mostly with idealized degradation scenarios. This paper builds on the previous research by testing the sensitivity of Mesoscale Convective Systems (MCS) and associated rainfall amounts to observed vegetation changes using a regional atmospheric model. Over the last 20 years, the vegetation in the Sahel has recovered from the drought in the 1980s and vegetation cover values have increased up to 20%. The sensitivity for both a vegetation increase and a decrease by these realistic amounts is investigated. The model simulations span 42 days of the rainy season and are centred over the region of the Hydrological and Atmospheric Pilot Experiment in the Sahel (HAPEX-Sahel), of which the data are used to evaluate model results. The model is able to correctly reproduce rainfall amounts and atmospheric profiles. Total precipitation is found to be insensitive to the applied vegetation changes, but the latter do have an impact on the rainfall patterns and the location of MCS. The model results indicate that the change in vegetation cover influences the MCS in two different ways: Firstly, the vegetation change is found to affect the surface fluxes and this in turn is found to affect the Convective Available Potential Energy (CAPE) and thereby the strength of the convective systems. The relation between vegetation cover and CAPE turns out to be affected by the time in-between precipitation events. Secondly, a change in atmospheric dynamics, especially the mid-tropospheric zonal flow, is modelled as response to a change in the spatial temperature and humidity distribution. Both mechanisms are likely to play a role in determining the characteristics of the rainfall pattern.     

黄淮海地区植被覆盖变化驱动力与驱动机制研究

基于1982-2003年GIMMS NDVI遥感资料、气候资料和社会经济统计资料,利用主成分分析、逐步回归等方法,对黄淮海地区植被覆盖变化的驱动力和驱动机制进行了研究,从气候、社会经济两方面分析了区内6种植被类型区植被覆盖变化的驱动机制。结果发现,不同植被类型区,其驱动机制差别很大,但总体来说,区内各类植被类型区植被覆盖变化大都受到气候和人类活动的共同驱动,主要驱动力为气候因素,人类活动在局部区域能够产生较大作用,而大范围区域植被NDVI(归一化植被指数)的变化或改变,主要受气候变化的影响。在此基础上,分别建立了6种植被类型区年均NDVI变化驱动力模型。     

沙尘天气产生的气候背景及物理机制

沙尘天气发生频率、强度与大风、干旱过程、异常大气环流的气候背景以及人为因素有关。它的物理过程是地表上升气流把疏松地表尘粒带入空中,并且在一定层结条件下形成和加强的。利用1958~2000年内蒙古中西部70个测站的沙尘暴观测资料,对沙尘暴的地理分布、时间分布特征进行了统计分析。结果表明:内蒙古中西部有三个强沙尘暴多发中心,沙尘暴年代际变化和年际变化较明显,且沙尘暴集中出现在春季的3~5月份。     

Sensitivity Analysis of Snow Cover to Climate Change Scenarios and Their Impact on Plant Habitats in Alpine Terrain

In high altitude areas snow cover duration largely determines the length of the growing season of the vegetation. A sensitivity study of snow cover to various scenarios of temperature and precipitation has been conducted to assess how snow cover and vegetation may respond for a very localized area of the high Swiss Alps (2050–2500 m above sea level). A surface energy balance model has been upgraded to compute snow depth and duration, taking into account solar radiation geometry over complex topography. Plant habitat zones have been defined and 23 species, whose photoperiodic preferences were documented in an earlier study, were grouped into each zone. The sensitivity of snowmelt to a change in mean, minimum and maximum temperature alone and a change in mean temperature combined with a precipitation change of +10% in winter and −10% in summer is investigated. A seasonal increase in the mean temperature of 3 to 5 K reduces snow cover depth and duration by more than a month on average. Snow melts two months earlier in the rock habitat zone with the mean temperature scenario than under current climate conditions. This allows the species in this habitat to flower earlier in a warmer climate, but not all plants are able to adapt to such changes.     

中亚及中国新疆干旱区植被物候时空变化

基于1982-2006年GIMMS（Global Inventory Modeling and Mapping Studies）长序列归一化植被指数数据,采用比例阈值法反演得到中亚及新疆地区植被过去25年的物候数据集;采用M-K趋势检验和Theil Sen斜率方法,分析植物生长季开始期、停止期和生长季长度的变化趋势,并结合历史土地利用数据和DEM数据评价不同植被覆盖类型和不同高程下的植被物候变化特征。结果表明：1982-2006年,中亚及中国新疆干旱区植被生长季开始期和停止期在区域尺度上没有显著提前或者延迟,但在局部地区变化明显,且空间差异较大。各植被覆盖类型的物候动态表现不同,农用地的生长季开始期提前最明显;落叶阔叶林等木本植被类型的生长季停止期以推迟为主,但其面积比例很小,影响十分有限;除灌丛和裸地外,其他类型均表现出生长季长度延长的趋势,但整个研究区植物生长季长度变化并不明显。不同高程下植被物候变化同样存在差异,区域气候变化改变了不同高程带的环境限制因子,继而对植被物候产生影响,特别是在2000～3000 m高程带,植被生长季开始期提前、停止期推迟和生长季长度延长更加明显。     

中国地表月平均反照率的遥感反演

地表特征和下垫面物理性质在时空分布上的差异 ,造成地表能量分布的不均 ,地球表面的半球反射在气候领域是一个非常重要的参数 ,它在地 气能量交换中决定着能量在地 气之间的分配比率。反照率随地表覆盖类型的变化具有很大的差异 ,而这往往是形成区域小气候差异的原因。文中通过统计和双向反射模型 ,应用NOAA14 AVHRR数据并结合地理信息系统 ,反演计算了 1997年中国月平均反照率的分布 ,并对结果做了分析检验。     

中南半岛春季植被覆盖变化及其与ENSO的联系

利用归一化植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）、气候资料以及环流场数据,探讨了中南半岛地区植被覆盖变化特征及其与ENSO（El Niño-Southern Oscillation）的联系。研究表明,降水是影响春季植被生长的主要因子,与NDVI呈显著的正相关关系;而温度、辐射与NDVI呈负相关关系。进一步分析表明,当前期冬季赤道中东太平洋海温异常偏暖（发生厄尔尼诺事件）时,中南半岛附近海平面气压偏高、850 hPa风场辐散,上升运动偏弱,不利于云和降水形成,而有利于太阳辐射增加和温度升高,降水减小和温度升高均抑制春季中南半岛植被生长;反之,当前期冬季发生拉尼娜事件时,有利于中南半岛植被生长。