2000—2015年中蒙俄经济走廊东段冻土时空变化及植被响应

中蒙俄经济走廊东段位于欧亚大陆多年冻土区东南缘及森林线南界接近区,冻土及生态环境脆弱。本文基于MERRA-Land陆面模式离线运行产品分析了中蒙俄经济走廊东段2000—2015年间冻土冻融的时空变化模式,以及冻土变化对返青期和全年不同阶段植被生长状态的影响。研究表明：2000—2015年间研究区多年冻土及季节冻土均持续退化,时间上主要表现为冻土提前解冻、延迟冻结;空间上主要表现为多年冻土南界的多年冻土退化和季节冻土下限抬升,及连续多年冻土南界的活动层加厚。解冻始日是森林地区植被返青的主控要素,林下冻土解冻对土壤含水量的增加及沼泽湿地的隔热蓄水功能影响了森林地区植被的生长。但随着多年冻土南界森林及林下泥炭地演替为草甸和农田,多年冻土退化,进一步促进林下沼泽湿地的消失。探讨冻土退化与生态环境之间的协同关系,有助于识别气候变暖和人类活动叠加影响下的冻土退化脆弱区以及生态环境敏感区。     

青海季节冻土退化的成因及其对气候变化的响应

利用相关分析等数理统计学方法,分析了地形、气候等自然因子对季节冻土时空分布的影响,模拟了冻土对气温、降水、云量等气候因子变化的响应。研究表明:地形、气候因子对青海季节冻土的分布和演变有显著影响,气候变暖是造成季节冻土退化的主要原因;西宁城市化造成的"热岛效应"的加剧以及青海湖水位下降引起的"水体效应"的削弱等局地变化在某种程度上强化了季节冻土对气候变化的响应;季节冻土对气温变化的响应在旬、月尺度上较年际尺度上表现得更为明显,同时,随着冻土深度的加深其滞后效应越明显。     

拉萨河冬季径流对气候变暖和冻土退化的响应

20世纪90年代以来,拉萨河流域的气温经历了10年升高0.54 ^oC的气候变暖,这期间以秋冬季升温为主。在近40年 (1963~2004年) 气候和28年 (1976~2004年) 月径流数据的基础上,研究了具有多年冻土的高海拔拉萨河流域的冻土和水文响应。结果表明,冬季径流对11~2月气温升高具有显著响应,在12~2月份增加了16%,其中2月份增加22%。水热相关分析表明,10~11月地表温度升高0.8~0.9 ^oC导致冬季河流水量增多,介于0.9~1.5m深度的季节冻土深度和温度变化导致了径流量变化的响应。20世纪90年代的气候变暖使得多年冻土区的季节冻土深度萎缩了大约14cm,冻土区的冬季径流水文响应比气温更快、更显著。但冻土积雪观测的不足使冬季水文变化具有不确定性。     

青海湖周边年代际气候振动及其对青海高原气候变化的响应

利用青海高原1958—2005年常规气象观测资料,统计了青海高原、青海湖周边的降水、气温序列,应用气候诊断方法分析了其年代际的变化规律及其成因。结果表明：青海湖周边1958年以来年度和四季平均气温均呈明显的上升趋势,秋、冬两季和20世纪90年代升温比较明显。降水量除秋季呈减少趋势外,年度和其他季节均呈增加的趋势。60—90年代青海湖周边除70年代冬季、80年代秋季、90年代夏季气候类型与青海高原不一致外,其他年代和季节气候类型均与青海高原完全一致,该区域年代际气候的振动主要是由青海高原自然的气候波动和人类活动引起的。     

1981-2010年气候变化和人类活动对内蒙古地区植被动态影响的定量研究

基于GIMMS NDVI以及MODIS NDVI数据,分析内蒙古地区1981-2010年的植被变化趋势,并结合气候、社会经济数据,以旗县为单位定量分析气候变化和人类活动对植被变化的影响,结果表明：①1981-2010年间,内蒙古地区植被变化具有典型的空间异质性,其中植被显著增加区域主要集中在西南部的阿拉善盟、鄂尔多斯市以及东部通辽市等地区,显著减少区域主要集中在北部的锡林郭勒盟以及东北部的呼伦贝尔市的部分地区;②对于植被显著增加区域,人类活动作用的影响面积最大,其次为气候因素,气候与人类活动的耦合作用也对植被增加有一定显著影响;内蒙古西部降雨量的增加、围封禁牧政策的实施以及农作物播种面积的增加为驱动植被增加的主要因素;③对于植被显著减少区域,人类活动的作用略大于气候因素;内蒙古中东部地区降雨减少以及近10年来部分旗县风速的增加是导致植被显著减少的重要气候因素;虽然人工造林、农作物播种面积会增加局部植被盖度,但在县域尺度不足以抵消干旱对植被生长的不利影响,反而会导致区域植被退化。     

黄河源区多年冻土空间分布变化特征数值模拟

基于IPCC第五次评估报告预估的气温变化情景,采用数值模拟的方法对黄河源区典型冻土类型开展模拟,推算过去及预测未来黄河源区冻土分布空间变化过程和发展趋势。结果表明：1972-2012年源区多年冻土只有少部分发生退化,退化的冻土面积为833 km²,季节冻土主要集中在源区东南部的热曲谷地、小野马岭以及两湖流域南部的汤岔玛地带;RCP 2.6、RCP 6.0、RCP 8.5情景下,2050年多年冻土退化为季节冻土的面积差别不大,分别为2224 km²、2347 km²、2559 km²,占源区面积的7.5%、7.9%、8.6%;勒那曲、多曲、白马曲零星出现季节冻土,野牛沟、野马滩以及鄂陵湖东部的玛多四湖所在黄河低谷大片为季节冻土;2100年多年冻土退化为季节冻土的面积分别为5636 km²、9769 km²、15548 km²,占源区面积的19%、32.9%、52.3%;星宿海、尕玛勒滩、多格茸的多年冻土发生退化,低温冻土变为高温冻土,各类年平均地温出现了不同程度的升高。到2100年,RCP 2.6情景下源区多年冻土全部退化为季节冻土主要发生在目前年平均地温高于-0.15 oC的区域,而-0.15~-0.44 oC的区域部分发生退化;RCP 6.0、RCP 8.5情景下目前年平均地温分别为高于-0.21 oC以及-0.38o C的区域多年冻土全部发生退化,而-0.21~-0.69 oC以及-0.38~-0.88 oC的区域部分发生退化。     

1981-2010 年柴达木盆地气候要素变化特征及湖泊和植被响应

以1981-2010 年柴达木盆地及其周边气象站点逐月气温和降水量资料为基础, 通过气候趋势分析、气候突变分析等方法, 研究了柴达木盆地气候要素的变化特征, 并结合Landsat TM/ETM+影像、NOAA/AVHRR-NDVI和EOS/MODIS-NDVI 数据, 研究了近30 年来柴达木盆地湖泊面积和植被生长的动态变化及其对气候要素的响应。结果表明:① 1981-2010 年, 柴达木盆地气温整体升高, 秋冬增幅最为明显, 年平均气温在1997 年发生暖突变, 1998 年以后升温趋势显著。② 1981-2010 年, 柴达木盆地年可利用降水量经历了“减少—增加—减少—增加”的变化, 但整体呈增加趋势, 1980-1985 年、1990-2001 年, 年可利用降水量呈减少趋势;1985-1990 年、2001-2010 年, 年可利用降水量呈增加趋势。③ 柴达木盆地湖泊面积受夏季可利用降水量影响显著, 1985-2010 年, 托素和冬给措纳湖泊面积呈“扩张—萎缩—扩张”变化;1985-1990 年, 湖面轻微扩张;1990-2001 年, 湖面明显萎缩;2001 年以后, 湖面显著扩张。④ 柴达木盆地植被生长受生长季可利用降水量影响显著, 1982-2010 年柴达木盆地植被生长呈“退化—改善—退化—改善”变化, 但整体呈改善趋势;1982-1985 年植被轻微退化, 1985-1990 年植被轻微改善, 1990-2001 年植被显著退化, 2001 年以后植被显著改善。     

近45年来降水变化和人类活动对潮河流域年径流量的影响

近45a来,随着流域降水量减少,以及修建水利工程、引水、实施水土保持等人类活动的增加,潮河流域年径流量呈明显减少趋势。利用降水-径流经验统计模型,定量评估了潮河流域降水变化与人类活动对流域年径流量的影响程度。结果表明:1981~1990、1991~2000、2001~2005、1981~2005年,受人类活动影响所产生的年均减水量分别为1.32、0.67、1.46、1.09×10⁸m³,占相应时段总减水量的95.1%,98.9%,60.7%和83.2%;受降水变化影响所产生的年均减水量分别为0.07、0.01、0.95、0.22×10⁸m³,占相应时段总减水量的4.9%,1.1%,39.3%和16.8%。人类活动因素的贡献率远大于降水因素。     

1982—2017年黑河流域植被指数动态及其对气候变化与生态建设工程的响应

为改善黑河流域生态系统整体功能,缓解植被退化趋势,中国自2000年起先后在黑河流域实施了一系列生态建设工程。在气候变化背景下,客观衡量生态建设工程的效益具有重要意义。本研究基于1982—2017年归一化差异植被指数（NDVI）数据集和气候数据,采用趋势分析研究黑河流域植被的动态变化,结合偏相关分析和残差分析来剥离气候变化和生态建设工程对植被的影响。结果表明：（1）1982—2017年黑河流域植被NDVI总体波动上升,2000年后NDVI增加速率呈上升趋势;（2）气温和降水的增加趋势对NDVI起正向作用,且降水增加对NDVI的影响更显著;（3）自2000年生态建设工程实施后,人类活动对植被NDVI变化的影响占据主导地位,30.18%的研究区受到生态建设工程的正向影响,其中在耕地和林地的表现尤为突出。这表明生态建设工程对黑河流域植被增加产生重要影响。     

珠穆朗玛峰自然保护区植被变化分析

利用1981～2001 年美国NASA Pathfinder NOAA/NDVI 数据, 以1∶100 万植被图为基础, 结 合气温降水资料、DEM数据和2000 年人口空间化数据, 研究了珠穆朗玛峰自然保护区植被变化 空间格局和海拔梯度特征及其影响因素。结果表明: ①1981～2001 年珠峰自然保护区植被变化以 稳定为主, 有5.09%的区域发生严重退化, 13.34%的区域发生退化, 54.31%的区域保持稳定, 26.31%的区域变好以及0.95%的区域植被显著变好。退化和严重退化区域主要分布在保护区南 部, 国境沿线; 植被变好地区集中分布在保护区北部, 雅鲁藏布江南岸。稳定区域位于退化区域和 变好区域之间。植被退化区域主要分布在海拔2400m ~ 4000m 带上。②针叶林、针阔混交林和灌 丛构成了区域植被退化的主体。③从空间上看, 主要是气温变化对植被变化有影响。在海拔梯度 上, 气温变化和坡度共同影响植被变化。④在珠峰自然保护区内, 人类不合理的资源利用方式造 成了部分地区的植被退化。     

1960-2015年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土对气候变化的响应

利用1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土的冻结始日、冻结终日、年冻结日数、年累积冻土厚度、最大冻土深度等特征指标资料,采用气候倾向率、气候突变、气候变化趋势的持续性等方法,分析近56 a该地区季节性冻土的年际、年代际变化特征。研究发现：（1）在全球变暖的背景下,1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷气温变化亦呈上升趋势,升温趋势的持续性较强,升温幅度0.03 ℃·a^-1、0.29 ℃·（10 a）^-1、0.74 ℃·（30 a）^-1。（2）在1960-2015年期间,该地区季节性冻土呈退化趋势,具体表现为;冻结始日推迟,冻结终日提前,年冻结日数减少,年累积冻土厚度减小,最大冻土深度减小。（3）在1960-2015年期间,该地区季节性冻土持续退化趋势持续性强。（4）1960-2015 年新疆塔什库尔干河谷季节性冻土对气温变暖的具体响应呈现为退化状态。（5）按气候升温率Gt;0.034~0.046 ℃·a^-1 计算,在气候变暖背景下,该地区季节性冻土到2050 年（较2000 年）的冻结始日将推迟12~15 d、年冻结日数将减少21~27 d、年累积冻土厚度将减少36.3%~46.7%。     

黄河源区地表水资源变化及其影响因子

利用1955~2005 年黄河源区玛多气象站和黄河沿水文站气象、水文资料, 分析了该区域地表水资源、气候及冻土演变规律, 揭示了地表水资源变化的成因。研究表明: 近51 年黄河源流量丰枯转化频繁, 但在总体上特别是进入20 世纪90 年代以来黄河源流量呈减少趋势, 流量年内分配表现为单峰型; 降水量对流量有着较为显著的影响, 且具有一定的持续性; 黄河源区气温的显著升高对于加大流域蒸发量导致流量补给的减少作用要大于其升高致使冰雪融水的补给作用, 其中春季气温回升的这一效应更为显著; 黄河源区冻土呈现出显著的退化趋势, 冻土厚度与流量总体上呈显著的正相关关系, 其不断减小削弱了自身天然隔水层的作用; 黄河源区蒸发量呈现出显著的增大趋势, 并导致流量的减少; 气候变化导致流量的减少量占总减少量的70%, 其余30%可能是由人类活动加剧造成的, 气候及冻土因子对流量的作用大小依次为冻土、降水、蒸发和气温, 显然多年冻土对于黄河源区地表水资源的形成和发育有着至关重要的作用。     

青藏高原植被覆盖变化的地域分异特征

植被的空间分布及其变化都具有明显的地域分异特征。本研究以1981-2006年间的GIMMS/NDVI产品为主要数据源,在地理信息系统技术的支持下,分别从植被空间分布、植被波动和植被变化等方面,探讨了青藏高原植被覆盖变化的水平地域分异特征。研究结果显示,1981-2006年间,雅鲁藏布江河谷区、错那县和墨脱县的西北部、柴达木盆地南缘、三江源地区的顶端和青海南山北麓等区域地表植被年际波动较大。反映区域植被盖度时间变化趋势的SLOPE值以及植被盖度,具有从南部、东南部向北、西北部"下降—上升—不变"的规律。植被盖度下降显著的区域主要分布在喜马拉雅山南麓和青海湖南部,其次是三江源中南部地区;植被没有明显变化的区域主要分布在藏北高原和柴达木盆地。植被指数显著上升的区域集中在雅鲁藏布江河谷区,植被指数明显上升区域主要分布在人迹罕至的唐古拉山和念青唐古拉山等山间盆地区,轻微上升的区域分散在明显改善区的周围。依据SLOPE值的空间分异特征将整个高原划分为4个一级区:帕米尔高原植被指数上升区、藏北高原—阿里高原—柴达木盆地植被指数稳定区、高原中部—雅鲁藏布江中上游河谷植被指数上升区和三江源—横断山区植被指数下降区。     

陕北风沙过渡带植被净初级生产力变化特征及原因

基于光能利用率原理,采用CASA（Carnegie-Ames-Stanford-Approach）模型,实现了2000—2014年陕北风沙过渡带地区植被净初级生产力（NPP）估算,对该地区NPP时空变化以及驱动机制进行了定量化分析。结果表明：（1） 2000—2014年陕北风沙过渡带NPP为6.71×10¹²gC·a^-1,单位面积值为202.57gC·m^-2·a^-1,受地貌和气候特征影响,植被空间异质性强,黄土区植被明显优于风沙区;（2）近十几年来该区域植被得到明显改善,NPP总体增速为10.98gC·m^-2·a^-1（R=0.85,P<0.01）,植被增速存在空间差异,东南部的黄土区植被增长较快,西北风沙区植被增长较慢;（3）2000—2014年,降水、气温和辐射与NPP的相关系数分别为0.54（P<0.05）、-0.25、0.35,三者对植被增长的贡献量分别为3.95、0.71、2.75gC·m^-2·a^-1。这说明降水是气候因素中影响陕北风沙过渡带植被变化的主要因素;（4）近15年的植被恢复过程中,气候和人类活动都是重要的驱动因素,气候因子对植被增长的贡献更大,相对作用达到67.49%。区域内部,不同地区植被的主要驱动源存在差异,东部地区植被受气候因子主导,西部地区植被受人类活动主导。     

评价我国鄱阳湖流域森林生态系统碳动态对植树造林与未来气候变化的响应

20世纪80年代我国鄱阳湖流域实施造林再造林工程,该区域森林面积大幅增加。大规模植物造林可能极大地影响该区域森林碳库与碳收支的变化。因此,气候变化背景下鄱阳湖流域碳平衡对中国碳循环有重要的作用。但是我们对于该地区长时间尺度的碳平衡,特别是在未来气候变化和CO2浓度上升的条件下森林生态系统碳源／汇趋势的了解不多。本研究利用过程模型InTEC模型结合区域气候模式（RIEMS2．0）模拟的未来气候资料估算了鄱阳湖流域1981—2050年碳收支情况。1981—2000年,年NPP的快速增加主要归因于大规模的植树造林;森林土壤有机碳（0-30cm）在植树造林初期每年降低1％。同时该地区森林在过去20年期间从碳源转化为碳汇。2040—2050年森林总碳库相比较2001—2010年增加0．78PgC。基于气候变化和CO2浓度增加（A1B）背景下,鄱阳湖流域NEP趋向于稳定（20—30Tgcy^-1）,除了少数年份因为干旱引发了大的碳汇损失。模拟结果同样表明水分是控制该地区NEP年际变化的主要因子而NPP的年际波动主要受到温度的影响。     

1981—2018年内蒙古典型草原季节性冻土对气候变化的响应

以1981—2018年内蒙古典型草原季节性冻土为研究对象,通过气候倾向率、Mann-Kendall法、多元线性回归等方法,分析最大冻土时空分布特征、年际、年代际变化,研究影响最大冻土深度变化的气象因子。结果表明：（1） 内蒙古典型草原季节性冻土冻结初日在9—11月,终日在4—6月,年内最大冻土深度出现在2—3月,深度在100~280 cm之间。（2） 最大冻土深度年际变化分为下开口抛物线型、上开口抛物线型、正弦曲线型,从最大冻土深度气候倾向率看呈现减小趋势的站点有68%。（3） 最大冻土深度年代际变化分为逐年代递减、减-增型和无明显变化规律,50%的站点在1989年以后最大冻土深度发生突变。（4） 多元线性回归表明气温冻结指数、年平均风速、年极端最低气温对最大冻土深度产生显著影响。该研究揭示了最大冻土深度存在退化的事实,为草原应对气候变化提供指导,为陆地土壤和大气碳循环交换的研究给出提示。     

1961-2005年水利水保措施对潮河流域年径流量的影响(英文)

Taking the Chaohe River Basin above the Miyun Reservoir in North China as a study area,the characteristics and variation trends of annual runoff and annual precipitation during 1961-2005 were analyzed applying Mann-Kendall test method on the basis of the hydrologic data of the major hydrological station(Xiahui Station) located at the outlet of the drainage basin and the meteorological data of 17 rainfall stations.Human activities including water conservancy projects construction and water diversion as well as implementation of soil and water conservation from 1961 to 2005 were carefully studied using time series contrasting method.The referenced period(1961-1980) that influenced slightly by human activities and the compared period(1981-2005) that influenced significantly by water conservancy and soil conservation measures were identified according to the runoff variation process analysis and abrupt change points detection during 1961-2005 applying double accumulative curve method,mean shift t-test method and Mann-Kendall mutation test technique.Based on the establishment of a rainfall-runoff empirical statistical model,impacts and the runoff-reducing effects of water conservancy and soil conservation measures on runoff reduction were evaluated quantitatively.The major results could be summarized as follows:(1) The annual precipitation in the drainage basin tends to decrease while the runoff has declined markedly since the 1960s,the average annual runoff from 1991 to 2000 was only 90.9% in proportion to that from 1961 to 1970.(2) The annual runoff variations in the drainage basin are significantly related to human activities.(3) During 1981-1990,1991-2000,2001-2005 and 1981-2005,the average annual runoff reduction amounts were 1.15×108,0.28×108,1.10×108 and 0.79×108 m3 respectively and the average annual runoff-reducing effects were 31.99%,7.13%,40.71% and 23.79% accordingly.Runoff-reducing effects by water conservancy and soil conservation measures are more prominent in the low water period.