自然植被对气候变化响应的研究:综述

植被-气候关系的研究已经超越了植被地理学、植被生态学的研究范围，而成为全球变化研究的核心内容之一，从而受到地理学家、生态学家等的广泛关注，并开展了大量的研究。本文概述了过去、现在和未来自然植被对气候变化响应研究的主要进展，阐述了自然植被响应气候变化，特别是未来全球气候变化的基本的可能结果。     

自然植被对气候变化响应的研究:建模

预测性植被制图（PVM）是自然植被对气候变化响应建模的重要思想和方法，已为国外的许多生态学家、地理学家在开展全球变化的影响研究中所采用。本文在简述了PVM发展过程的基础上，对其方法进行了归纳，并探讨了PVM对气候-植被响应模型研究的作用。在文中作者特别强调地理信息系统（GIS）在自然植被对气候变化响应建模中的重要性，并对GIS支持下的构模方法和步骤进行了总结。     

气候变化背景下森林动态模拟研究综述

在全球气候变化背景下,森林的地理分布与生态过程研究受到越来越多的关注.森林对气候变化的响应是一个复杂的过程,在已有模拟方法中,林窗模型和全球植被动态模型由于考虑了气候作用下植被的演替与更新等机理,能较为合理地模拟气候变化背景下森林的瞬态响应,是目前气候变化研究的热点之一.全球植被动态模型以植物功能类型(PFTs)表示区域森林植被组成,通过模拟PFTs比例的变化来反映森林地理分布格局的动态变化.通过回顾上述两类模型的发展历程,梳理了模型在模拟研究森林地理分布及生态过程中,对过去和未来气候变化的潜在响应方面的应用,并针对模型中存在的不足,提出今后应在动态模型多尺度研究、加强模型对非气候因子的描述、模型间比较、多源遥感数据与模型同化等方面开展重点研究.     

中国气候变化的植物信号和生态证据

全球平均气温上升、降水格局变化、极端天气事件发生的频率和强度增大等气候变化现象已经对陆地生态系统产生了影响,物种、群落和生态系统响应于气候变化而发生的改变,可以作为气候变化的间接生物学和生态学证据,对未来气候变化的影响评价有重要的价值,尤其是对减缓和适应全球气候变化的"地球系统科学"研究以及可持续生态系统管理与发展对策的制订,具有重要的意义。在国际气候变化的生物学证据研究的大背景下,总结了中国陆地生态系统响应过去气候变化的植物学信号和生态学证据:(1)物种水平:气候变暖导致中国33°N以北大部分地区植物春季物候期包括萌芽、展叶、开花期等显著提前,植被生长季延长;(2)群落水平:群落物种组成和分布发生改变,主要表现在长白山等高山群落交错带物种组成和林线位置的变化以及青藏高原高寒草甸的退化;(3)生态系统水平:全国总体植被盖度增加,植被活动加强,生产力增加;北方和西部地区农业植被的耕作制度、种植结构、耕种面积和产量发生变化,东北地区水稻种植面积和产量增加,但全国大部分地区农作物产量和温度呈负相关,这将威胁到未来的粮食安全。     

植被地理分布对气候变化的适应性研究

开展气候变化对植被生产力及分布格局影响的研究较多,但分析植被地理分布与气候条件之间适应关系的研究还不多见.本研究以气候与植被关系为基础,采用植被对气候变化响应的时滞性,模拟不同植被类型对气候变化的动态响应过程,以当前气候条件和未来气候变化情景下植被地理分布实际发生和潜在的转变情况来定量表达植被地理分布与气候条件间的适应关系,评价植被地理分布对气候变化的适应性.结果表明,当前气候条件下(1961-1990年).中国植被对气候变化适应性总体较好,适应性较差的地方主要为森林-灌丛和草地-荒漠的交界处,植被的地理分布已经有所改变,约占5%;在华东地区森林-灌丛过渡带、内蒙古地区的灌丛-草地过渡带以及青藏高原南部的草地生态系统等对气候的适应性也较差,约占35%,这些地区的植被有退化的倾向,植被的地理分布有可能会发生变化.中国植被对未来气候变化(IPCC-SRES-A2情景2071-2100)的适应性总体较好,84%的植被变化表现为正向的变化,特别是在西北地区,未来气候条件将有所改善,这些地区的植被覆盖可能会有所提高.植被潜在的变化中约79%的植被可以适应未来的气候,但在青藏高原南部和内蒙古地区及西北的部分地区的草地生态系统对未来气候变化的适应性较差,有退化的倾向.     

20世纪80年代以来西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应

气候变化与植被变化的关系已经在全球和区域尺度上得到了研究证明。在前人研究的基础上,基于AVHRR GIMMS NDVI和AVHRR GloPEM NPP数据集,通过对逐个像元信息的提取和分析,研究了20世纪80年代以来,我国西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应。研究结果显示:(1)20世纪80年代以来,西南喀斯特地区植被覆盖度和净初级生产量总体均呈增加的趋势,但不显著。植被指数的年际变化存在着明显的区域差异;(2)植被指数年际变化与气候因子年际变化的相关系数区域分异比较明显;(3)不同的植被类型对气候变化有着不同的响应特征;在该研究区气温变化对植被变化的影响要高于降水量变化对其影响;(4)植被指数年际变化与气候因子年际变化的相关系数在不同气候条件下分布的规律性比较明显。本研究将会增进对影响喀斯特生态系统稳定性的自然过程的认识,同时也会为喀斯特生态系统的管理提供科学依据。     

植被NDVI对城市扩展及气候变化的响应——以西安及其附近区域为例

植被 NDVI 对城市扩展及气候变化响应研究,对于科学评估区域生态环境变化及调整与约束人类活动具有重要理论和现实意义。以西安及其附近区域为例,基于区域土地利用、MODIS NDVI、气温和降水数据,分析了植被 NDVI 对城市扩展及气候变化的响应,结果表明：（1）2000-2014 年研究区植被 NDVI 变化过程划分为2000-2007 年的显著增加阶段和2007-2014 年的显著减少阶段,前者主要分布于区域北部黄土高原、南部秦岭北坡,后者主要分布于区域中部关中平原尤其是西安及其附近区域。（2）2000-2015 年研究区建设用地增加1 428.27 km² ,建设用地增加区域植被 NDVI 呈显著减少趋势。（3）研究区植被 NDVI 与年降水量的相关性高于年平均气温,同时西安及其以南区域植被 NDVI 与年平均气温、年降水量均呈负相关关系,反映出城市扩展等人类活动对植被 NDVI 变化的影响超过了气候变化的影响。研究结果表明植被 NDVI 总体受气候变化控制,但局部受人类活动影响更为严重,并且植被 NDVI 对气候变化的响应表现出波动性,而对城市扩展表现出线性减少趋势性,为通过植被 NDVI 变化区分自然因素与人为因素对环境影响提供了可能。     

气候变化情景下中国自然生态系统脆弱性研究

本研究以动态植被模型LPJ 为主要工具,以区域气候模式工具PRECIS 产生的A2、B2和A1B情景气候数据为输入,模拟了未来气候变化下中国自然生态系统的变化状况,应用脆弱性评价模型,评估中国自然生态系统响应未来气候变化的脆弱性。结果表明:未来气候变化情景下中国东部地区脆弱程度呈上升趋势,西部地区呈下降趋势,但总体上,中国自然生态系统的脆弱性格局没有大的变化,仍呈现西高东低、北高南低的特点。受气候变化影响严重的地区是东北和华北地区,而青藏高原区南部和西北干旱区受气候变化影响,脆弱程度明显减轻。气候变化情景下的近期气候变化对我国生态系统的影响不大,但中、远期气候变化对生态系统的负面影响较大,特别是在自然条件相对较好的东部地区,脆弱区面积增加较多。     

干旱半干旱地区草地碳循环关键过程对降雨变化的响应

未来全球气候变化背景下,全球或局部地区的降雨量及降雨时间分布将发生一定的变化.草地生态系统在全球碳收支中作用显著,对气候变化的反馈起着重要的作用.但由于草地多处于干旱半干旱地区,受到水分条件的限制,对降雨变化响应敏感,其碳源汇功能表现出很大的不确定性.为了更好地预测未来全球气候变化背景下草地的碳源汇功能及其对气候变化的进一步反馈,有必要深入研究决定草地碳源汇功能的两大碳循环关键过程--净初级生产力和土壤呼吸对降雨变化的响应特征及机制.本文对国内外有关草地生产力和土壤呼吸如何对降雨量、降雨强度、降雨频率和间隔时间进行响应的相关研究成果进行了综述,在此基础上指出了目前研究存在的不足,并对未来相关的重点研究方向进行了探讨和展望.     

近20年中国不同季节植被变化及其对气候的瞬时与滞后响应

为揭示中国地区植被动态变化对气候变化的响应机制,该文基于中国2000-2018年归一化植被指数(NDVI)数据及融合地面观测的气候数据,利用偏相关分析与多元线性回归分析探讨了近20年中国不同季节植被生长动态及其对气候变化的瞬时与滞后响应。研究结果表明:1)2000-2018年中国植被生长呈显著的"变绿"趋势,春季NDVI增幅最大;2)温度是促进春季植被生长的主导气候因子,降水对半干旱地区夏季植被的生长具有主导作用;3)考虑气候变化的滞后效应能显著提高对不同季节(尤其秋季)植被变化的解释能力;4)不同季节气候变化对植被生长的年际变率和年代际变率的贡献不尽相同。该文对预测未来中国植被的生长动态及其生态效益以及生态系统可持续管理策略的制定具有指导意义。     

贡嘎山海螺沟冰川退却迹地植被原生演替

海螺沟冰川末端前，近２０００ｍ冰川退却迹地植被原生演替经历了：裸地－草本地被、柳－沙棘－水冬瓜、水冬瓜、云冷杉－桦－杜鹃及云冷杉五个发展阶段。据树木年轮推测，１７０年来冰川末端位置变化显著。植被发展过程、冰川退却速度与气候变化密切相关。与冰川退却对气候变化的响应相比，植被对气候变化的响应更为敏感。     

中国科学院新疆生态与地理研究所在气候模式不确定性对水文评估的影响研究方面获进展北大核心CSCD

全球变暖已成为不争的事实。气候变化对流域水文过程的影响评估成为当前研究的热点问题,理解水文过程对未来气候变化的响应对地方水资源规划尤为重。利用多个气候模式与水文模型耦合来分析未来气候变化对水文过程的影响研究是最重的手段,     

福建近41年气候变化对自然植被净第一性生产力的影响

从福建建瓯、尤溪、南靖三区近41年自然植被净第一性生产力(NPP)的时空变化,讨论了全球气候变化对三区自然植被NPP的影响.结果表明三区近41年NPP平均为18 t/hm2.     

中国生态脆弱区全球变化风险及应对技术途径和主要措施

自工业革命以来,全球环境发生深刻变化。生态脆弱区生态系统稳定性差、抗干扰和自我恢复能力弱,在全球变化背景下,自然资源供给能力下降、土地退化、生物多样性减少、灾害频发,生态系统面临巨大风险,亟需开展生态脆弱区全球变化风险应对研究。本文重点对中国典型生态脆弱区全球变化风险来源、全球变化对生态脆弱区的影响、全球变化风险应对等研究进行总结,并提出未来全球变化应对策略,以期促进中国典型生态脆弱区生态系统对全球变化响应的深入理解,提高生态脆弱区应对全球变化的能力。生态脆弱区全球变化风险源于环境变化对自然、社会、经济复杂系统的影响。全球变化对生态脆弱区的影响是显著的,以气候变化为主要标志,人类活动为主要驱动力,引起极端气候事件、灾害频发、土地退化、植被生产力降低、生物多样性减少、冰川冻土消融和水资源格局改变等环境问题,并在未来全球变化持续影响下可能加剧,而生态建设工程的实施显著改善了生态环境。今后应加强自然、社会、经济系统耦合,加强资源环境要素监测和全球变化风险评估与预警等方面的研究。     

气候变化对植被和土壤的影响效应

全球气候变化已是当今世界研究的热点。近年来,气候变化对陆地植被以及土壤的影响研究已经广泛开展。通过系统收集和整理气候变化对植被和土壤影响国内外相关研究结果,有利于进一步认识气候变化给生存环境带来的影响。大量野外定量分析以及经验模型预测等方法研究表明:气候变化对陆地植被产生了重要影响,主要表现在植被分布范围、生产力以及多样性的改变。气候变化也会使土壤基本性质发生变化,同时土壤作为全球碳循环过程中重要的中间碳库,土壤有机碳库与气候变化有着密切的关系,气候变暖与土壤有机碳库的分解互为反馈。     

中国科学院新疆生态与地理研究所在气候模式不确定性对水文评估的影响研究方面获进展

正全球变暖已成为不争的事实。气候变化对流域水文过程的影响评估成为当前研究的热点问题,理解水文过程对未来气候变化的响应对地方水资源规划尤为重要。利用多个气候模式与水文模型耦合来分析未来气候变化对水文过程的影响研究是最重要的手段,其中不同来源如气候模     

青藏高原气候变化对气候带的影响

已经发生和未来的全球气候变化对将自然界和人类社会产生一系列的影响，特别是全球气候要素的地导致气候带的变动，进而导致自然带（区）的变动并影响人类的生产、生活。在青藏高原20世纪50年代到90年代气温变化分析的基础上，讨论了40年来积温等气候带指标值的变化特征，并依据对未来气候情景的假设，指出未来全球气候变化背景下，青藏高原气候带的可能变动。     

中国南方红壤丘陵区植被净初级生产力空间分布及其与气候因子的关系——以江西省泰和县为例

植被净初级生产力(NPP)对气候变化的响应研究是全球变化研究的核心内容之一。在区域尺度上研究NPP年际间的空间变化规律,探究气候因子与植被生长的关系,是应对气候变化区域响应、探讨区域生态过程的科学基础。基于SPOT VEGETATION NDVI植被指数数据、气候和植被分类数据,利用光能利用率模型(CASA)估算了中国南方红壤丘陵区泰和县1998-2012年植被NPP,分析了NPP时空分布特征及其与气候因子的相关性。结果表明:1 1998-2012年泰和县植被年均NPP为762 g C/m2·a,不同植被类型差异明显,空间上表现出东西高、中间低的分布特征;2 1998-2012年泰和县植被NPP总体呈增长趋势,年际波动较大,平均值为2.21×106g C/a;3研究区NPP与年降水量呈不显著正相关关系,与年均气温呈显著负相关关系,表明温度是影响该地区植被NPP的主要气候因子。     

广东省封开县NDVI变化对气候因子的响应

利用1989-2006年封开县多时相TM影像提取NDVI,结合封开县气象站点逐年的气温和降水量资料,对18年来封开县植被时空演变对气候变化的响应作了分析。结果表明,1989-2006年封开县植被覆盖度呈上升趋势,低覆盖植被面积减少10﹪,高覆盖植被面积持续扩大,增长了2.3倍;年均气温随全球气温变暖而升高,而降水量则有减少的趋势;植被覆盖变化表现出对气温变化的显著响应。     

青藏高原草地生态系统碳收支研究进展

陆地生态系统碳收支仍然是当前全球气候变化研究的重要内容,青藏高原作为全球气候变化的敏感区,使青藏高原草地生态系统在区域碳收支平衡中占有主导地位,但研究方法等不同使得碳收支估算结果存在很大的不确定性。气候变暖在一定程度上提高了高寒草地生态系统的植被初级生产力和生物量,由此补偿了气候变暖导致的土壤有机碳分解释量,使青藏高原草地植被仍然发挥着碳汇的功能。而人类放牧活动对草地生态系统的影响较为复杂。因此,如何区分气候变化和人类活动对生态系统的影响机制,定量评价未来气候变化和人类活动影响下,青藏高原生态系统碳源/汇格局的可能变化,是一个非常重要的研究方向,也是一个极大的挑战。