中国森林乔木林碳储量及其固碳潜力预测

加强对我国森林碳储量和固碳潜力的研究,是制定中国增汇减排政策的重要依据,对我国国际气候谈判和全面了解森林碳汇潜力具有重要作用。利用我国第七次和第八次森林资源清查中各优势树种的面积和蓄积量数据,采用IPCC材积源生物量法（volume-biomass method),估算了我国森林（乔木林）碳储量和碳密度及其分布,分析我国不同省份天然乔木林和人工乔木林碳储量龄组结构特征;建立分区域、分起源主要优势树种的单位面积蓄积-林龄Logistic生长方程,结合我国森林2020年和2030年面积蓄积增长目标,预测我国乔木林2010—2050年间碳汇潜力。结果表明：第八次清查期间中国乔木林总碳储量为6135.68 Tg,碳密度为37.28 Mg/hm ²;天然乔木林和人工乔木林的碳储量分别为5246.07 Tg和889.61 Tg,分别占总碳储量的85.50%和14.50%。到2050年,中国乔木林和新造林的总碳储量和平均碳密度将分别达到11125.76 Tg和52.52 Mg/hm ²,与2010年相比分别增加81%和41%。分析结果表明中国乔木林有很大的碳汇潜力,将在应对和减缓全球气候变化中发挥重要作用。     

基于森林资源清查的江西省森林贮碳功能研究

利用江西省1999--2003年森林资源二类清查资料,结合大岗山森林生态站的实测数据以及已公布的调查资料,运用材积源生物量法对江西省森林的碳储量和碳密度进行了估算和评价。结果表明,江西省不同类型森林乔木层碳密度,由大到小依次为硬阔林、针阔混交林、毛竹林、国外松林、杉木林、软阔林、灌木林、马尾松林和经济林,且碳密度随着林龄的增大而增大,随人口密度的增大而减小。森林碳密度土壤层最大,植被层次之,枯落物层最小。不同森林类型乔木层碳储量,由大到小依次为杉木林、硬阔林、马尾松林、毛竹林、灌木林、国外松林、经济林、针阔混交林、软阔林。从森林类型分布看,除杉木和国外松林外,其他森林类型天然林乔木层碳储量远大于人工林;从地理分布看,除南昌、萍乡、新余三市外,其余各市均是天然林乔木层碳储量远大于人工林。不同年龄森林乔木层碳储量,由大到小依次为中龄林、幼龄林、近熟林、成熟林、过熟林。不同森林碳储量由大到小依次为杉木林、马尾松林、硬阔林、灌木林、经济林、毛竹林、针阔混交林、国外松林和软阔林,南部和中西部要高于中东部和北部。江西省森林总碳储量为1．5Gt,占全国森林总碳储量的5．33％。     

全新世中国陆地生态系统碳储量变化的估算

 利用重建的中国全新世植被图和现代植被碳密度资料,初步估算了全新世期间中国及其分区每2 ka陆地生态系统碳储量的变化情况。结果表明：近10 ka期间,中国陆地生态系统碳储量在6 ka BP前后达到最大,此后开始降低,尤其是近2 ka降幅明显。新石器时期,特别是农业文明开始以后,人类活动对陆地植被的持续干预可能是造成陆地生态系统碳储量长期减少的主要原因。     

近43a来小兴安岭气候变化趋势特征及对林区生态环境的影响

通过对黑龙江省小兴安岭林区近43a来气候变化的趋势特征进行定量分析,结果表明:年平均气温、最低气温、最高气温、蒸发量呈增加趋势;年降水量、日照时数、辐射量、日平均风速呈减少趋势;日平均相对湿度的年变率呈小幅波动,变化不大。根据小兴安岭林区气候趋势变化特征、森林覆盖率、森林质量等因素,初步探讨了林区气候变化趋势特征与林区生态环境的相互影响。     

基于ERA5资料的广西地区云水资源评估

利用欧洲中期数值预报中心(ECMWF)发布的第5代全球大气再分析资料(ERA5),结合中国气象局人工影响天气中心发布的CWR-MEM方案云水资源监测评估方法,对广西区域2009—2018年云水资源进行评估研究,结果表明:广西年均云水资源总量约5107.8×10~8 t,其中年均空中留存云水总量约1422.2×10~8 t,云水以区域内生成为主,年均约净输出197.1×10~8 t云水资源。广西云水资源存在明显的季节变化特征,呈单峰分布,夏季6月最高,冬季2月最低,空中留存云水无明显季节变化。广西云水水平分布总体呈东北部高,向西和向南逐渐降低的分布特征。广西秋、冬和春季云水主要分布在低层925～600hPa,是以液相水滴构成的暖性层状云云水为主,夏季云水则主要分布在中层600～400hPa,是以过冷液水滴和冰相粒子构成的混合态云水为主,低层云水显著减少。     

全新世中国陆地生态系统碳储量变化的估算

利用重建的中国全新世植被图和现代植被碳密度资料,初步估算了全新世期间中国及其分区每2 ka陆地生态系统碳储量的变化情况。结果表明：近10 ka期间,中国陆地生态系统碳储量在6 ka BP前后达到最大,此后开始降低,尤其是近2 ka降幅明显。新石器时期,特别是农业文明开始以后,人类活动对陆地植被的持续干预可能是造成陆地生态系统碳储量长期减少的主要原因。     

1959~2019年宣汉降水变化特征分析

选取1959~2019年宣汉气象站逐日降水数据,应用数理统计方法,分析了该地区的降水变化特征。结果表明:（1）1959年以来,宣汉年降水量呈增加趋势,气候倾向率为12.678mm/10a。（2）宣汉年均暴雨频次为4.7次/a,空间分布较为均匀,气候倾向率为0.1次/10a,集中出现在6~9月,其中7月最多,约占30%;年均大暴雨频次为0.5次/a,空间分布不均,近年频次增加,7月占比最大;伴有短时强降水的暴雨事件中,短时强降水主要出现在凌晨到上午,0~12时约占73.8%,其中又以8~10时最多。（3）宣汉年降水存在23~30a、12~20a及4~10a的周期变化特征,其中23~30a尺度代表性好,出现了3个较为完整的振荡周期。（4）宣汉暴雨频次存在25~32a、13~20a及4~10a的周期变化特征,其中13~20a尺度表现较好,出现了6.5个完整的振荡周期。      

1961~2020年中国两大林区森林火险天气的多尺度特征北大核心CSCD

近年来,世界各地的极端林火事件已呈现出多发态势。林火作为一种复合型极端事件,它的发生和蔓延与气象条件有着密切联系,在全球变暖的背景下,研究林区森林火险天气的变化特征可以为“碳中和”背景下的森林防火工作提供科学的信息。本文以逐日森林火险气象指数(FFDI)作为火险天气的度量指标,分析了该指数的适用性及空间分布特征,进而分析了1961~2020年东北和西南两大林区FFDI及相关气象因子的线性变化趋势;最后利用集合经验模分解(EEMD)的方法揭示了两大林区防火期FFDI的多时间尺度演变特征。研究发现:在季节以及年时间尺度上,FFDI的分布具有明显的区域特征,东北地区在春季、秋季处于高值期,而西南地区则集中在春季和冬季,这与两大林区的森林防火期有很好的对应关系。各个季节FFDI呈现显著增长的站点数在10%~20%左右,春季最多(21%)。东北林区FFDI的变化趋势在四季都不显著;但相关气象因子中的日最高气温在四季都呈现显著的变暖趋势,平均风速在四季都呈现显著减弱的趋势。西南林区四季的FFDI都呈现显著(至少是0.1水平下的)增长态势,其中春、冬季防火期的趋势分别为0.09/10 a(P<0.1)和0.05/10 a(P<0.1);夏、秋、冬三个季节显著变暖又显著变干(P<0.05),朝着“暖干化”的气候特征演变。年际变率在两大林区FFDI的演变中贡献超70%;东北春季和秋季防火期FFDI的非线性趋势分别呈先快速上升后减缓和先快速上升后转为下降的趋势;西南春季防火期FFDI的非线性趋势从上个世纪的稳定少变转为21世纪开始呈现快速上升的趋势,冬季防火期FFDI则总体呈稳步上升趋势。因此,西南林区的防火形势正变得愈发地严峻。     

近10年青藏高原景观的斑块特征分析

本文以青藏高原地区2000年的土地覆盖数据和1999~2007年的NDVI数据为基础,在ERDAS和GIS软件的支持下,计算得到青藏高原地区1999~2007年的景观分布图,利用景观格局分析软件FRAGSTATS3.3,计算得到青藏高原区域的景观格局与分布特征。对计算结果的分析表明:1999~2007年间青藏高原地区森林和草地的斑块数目在降低,但是森林面积在增加,而草地面积在减小;积雪的斑块数目和斑块面积都呈减少趋势;荒漠景观的面积在减少,但是其斑块数目增加,青藏高原的荒漠化面积得到控制;草地景观在研究区域内占绝对优势,森林景观有较高的连通性和大块聚集分布特征,荒漠、积雪和水体景观的分布的连通性和聚集性比较差;景观多样性指数呈逐渐增大趋势,区域景观类型增多或景观类型多样化增加。从青藏高原景观的斑块特征来看,最近10年高原地区的生态环境有变好的趋势。      

内蒙古大兴安岭森林火险季节动态及其气候条件分析

森林火险季节是火环境中的一个重要因子,对于森林防火实际工作具有十分重要的意义。利用大兴安岭林区近 ３０ 年的林火资料和临近火点的气象资料,分析了该地区森林火险季节的时空分布规律及其气象条件。结果表明,该地区多年平均森林火险季节长度较长且近几年呈增长趋势;南北林区火险季节指标差异明显,南部林区比北部林区进入火险季节的时间早而结束晚;森林火险季节长度与全年无雪日数关系密切,而起止日期与春秋季日平均气温为－ ５℃的日期相符合。     

陕西省电线积冰特征

选用陕西省宝鸡、华山、洛川、吴旗、榆林5站1980—2005年电线积冰观测资料, 分析了陕西省雨凇、雾凇及混合凇的分布特征与物理特性。结果表明:陕西省华山电线积冰最多、最大、最重。电线积冰以雨凇最多, 雾凇次之, 混合凇最少, 分别占55.2%, 27.9%和16.9%。各地积冰日多出现在11月至次年3月。雨凇、雾凇、混合凇的平均等效直径为10~25 mm, 极大值为78 mm; 平均质量为86~236 g/m; 华山积冰质量极值最大, 为1290 g/m; 积冰平均密度为0.22~0.34 g/cm 3, 混合凇最大, 雾凇最小。南北向等效直径的平均值、积冰质量、密度均大于东西向。近26年, 年最大积冰质量有增加的趋势。     

1961—2018年长江中下游地区暴雨过程的客观识别及其变化特征

利用区域性极端事件客观识别方法（OITREE）和长江中下游地区381站逐日降水资料对1961—2018年长江中下游地区的暴雨过程进行了客观识别。共识别挑选出245次区域性暴雨过程。长江中下游地区暴雨过程持续时间以2~3 d为主,最长为8 d,累积强度主要集中于（2~4）×10³ mm之间,累积面积主要集中于（2~5）×10⁵ km²之间。长江中下游地区暴雨过程主要发生在夏季,尤其是6—7月。湖北东南部、安徽南部和江西北部是长江中下游地区暴雨过程发生最频繁的地区。长江中下游地区暴雨过程既有长期变化趋势,又有年代际变化特征,近58年来发生频次显著增加（0.3次/(10 a)）,暴雨过程频次及5项指标均呈现出明显的年代际变化特征,20世纪60—80年代末期为暴雨过程偏少阶段,90年代呈增加趋势并在90年代末期达到峰值,在21世纪初急速下降后又有缓慢增加趋势。     

江西省森林和植被碳汇价值研究

江西生态优势明显,森林覆盖率居全国前列,研究植被生态系统碳汇价值是应对气候变化和生态文明建设的具体体现。基于森林资源清查资料,研究了2001—2016年江西省森林碳汇价值;基于卫星遥感数据反演获取植被生态系统净初级生产力(NPP),评估了2000—2016年江西各设区市(县)植被碳汇分布特征。结果表明:1)2016年江西省森林碳储量价值为980.30亿元,植被和森林碳汇价值均呈上升趋势。2)江西省植被碳汇价值增加率为4.55亿元/a,2016年约为823.53亿元,每公顷所创造的碳汇经济价值为4930.67元,比2000年增加了11%。3)2016年各设区市植被碳汇价值排名前三位的分别是赣州、吉安和上饶,排名后三位的是新余、鹰潭和萍乡,单位面积固碳价值排名前三位的为赣州、吉安和抚州,排名后三位的是南昌、九江和鹰潭,其排名与森林面积和森林覆盖率有较大关系。     

青藏高原臭氧谷极端事件的定义及其特征

利用1979—2016年ERA-interim逐日再分析资料,定义了青藏高原臭氧谷(Ozone Valley over the Tibetan Plateau,OVTP)极端和普通强(弱)事件,并讨论了其特征。结果表明:1) OVTP极端强事件在夏秋季节多发,10月最多,频率达2. 0%; OVTP普通强事件在春夏季多发,7月最多,频率达1. 7%。OVTP极端弱事件在秋冬季多发,12月最多,频率达3. 8%; OVTP普通弱事件在冬季多发,1月最多,频率达2. 0%。2) OVTP极端强事件出现频率显著增加(0. 004%·a~(-1)),极端弱事件出现频率显著减少(-0. 015%·a~(-1))。OVTP普通事件的变化均不显著。3) OVTP极端强事件的面积和强度均在秋季最大,10月达到最大值,面积为4. 3×10~5km~2,强度为1. 5×10~5t; OVTP普通强事件的面积和强度均在夏季最大,7月达到峰值,面积为1. 7×105km~2,强度为4. 1×10~3t。OVTP极端弱事件的面积和强度在春夏较小,4月达到最小值,面积为3. 2×10~4km~2,强度为1. 1×10~2t; OVTP普通弱事件的面积和强度在春夏秋均较小,4月和10月达到极小值,4月面积为2. 5×10~4km~2,强度为68 t,10月面积为2. 2×10~4km~2,强度为97t。4) OVTP极端和普通强事件的面积(强度)均呈显著增大(增强)趋势,极端强事件的面积达2. 5×10~2km~2·a~(-1),强度达2. 5×10~2t·a~(-1),普通强事件的面积达4. 5×10~2km~2·a~(-1),强度达4. 5 t·a~(-1)。极端和普通弱事件的面积(强度)均呈显著减小(减弱)趋势,极端弱事件的面积达-1. 7×10~4km~2·a~(-1),强度达-7. 0×10~3t·a~(-1),普通弱事件的面积达-2. 3×10~3km~2·a~(-1),强度达-2. 7×102t·a~(-1)。     

西北地区极端高温变化及其对气候变暖停滞的响应

利用国家气候中心整编的中国西北地区日最高气温的观测资料,通过对中国西北地区极端高温变化特征进行较全面的分析,揭示了近20 a(1996—2015年)与近55 a(1961—2015年)中国西北地区极端气温变化的新特征。结果表明:除新疆维吾尔自治区部分和陕西省南部部分地区外,1961—2015年西北地区极端高温事件出现频次普遍呈增加的趋势,大值中心集中分布在新疆维吾尔自治区东南部、青海省北部、甘肃省西部和宁夏回族自治区中部地区,线性增加率为3.00次/10 a以上,其中大部地区增加趋势通过了99.5%以上信度的显著性检验,与全球气候变暖的特征较为一致。近20 a来西北地区极端高温事件出现频次呈西部和南部地区增多、东部和北部地区减少的空间变化特征。近20 a西北地区极端高温事件出现频率呈"西南部地区多、北部和东部地区少"的变化趋势,与前20 a(1961—1980年)极端高温事件出现频次的变化趋势相近,与近30 a(1981—2010年)极端高温事件出现频率的"西南部地区少、中东部地区多"的变化趋势相反。近55 a西北地区极端高温事件平均出现频次呈增加的趋势,平均值为1.73次/10 a;主要阶段变化率分别为:前20 a极端高温事件平均出现频次为0.06次/10 a,近30 a极端高温事件平均出现频次为3.90次/10 a,近20 a极端高温事件平均出现频次为-0.46次/10 a。近20 a西北地区极端高温事件出现频次呈弱递减的趋势与全球1998年以后增温的停滞现象较一致,说明西北地区的区域极端高温事件减少的特征对全球气候变暖停滞现象存在响应。由西北地区极端高温事件出现频次异常偏多年和偏少年的典型温度场可知,西北地区夏季异常高温变化对印度洋和太平洋的海温变化具有明显的正响应。西北地区极端最高气温和极端高温事件的温度强度分布主要取决于海拔高度,其次与局地地形和下垫面性质有关。     

不同情景达到碳中和下中国区域气候变化的预估

利用第6次耦合模式比较计划（CMIP6）中的9个全球气候模式的模拟结果,通过CO₂浓度达峰时间确定SSP1-1.9和SSP1-2.6两种情景下的全球碳中和时间,预估了全球碳中和下中国区域气候较历史参考期（1995—2014年）的未来变化,分析不同时间达到碳中和下气候响应差异,并与未实现碳中和的SSP2-4.5情景下的气候变化对比。结果表明,SSP1-1.9和SSP1-2.6情景下全球达到碳中和的时间分别为2041年和2063年,相较于历史参考期,SSP1-1.9/SSP1-2.6下中国区域平均年气温上升1.22/1.58℃,平均年降水量增加7.1％/9.9％。SSP1-2.6（晚碳中和）较SSP1-1.9（早碳中和）情景下年均温增高约0.36℃,最大升温区位于西南及高原地区。对降水而言,晚碳中和较早碳中和全国平均年降水量增加约2.7％。全年及夏季降水量显著增加区主要在西北,新疆地区出现降水增加超过8％的大值区,冬季则集中于黄河中下游,增幅也超过8％。未碳中和的SSP2-4.5情景下中国区域的升温显著强于SSP1-2.6（碳中和）情景,年平均气温高约0.61℃,西北地区是升温差别大值区,其中新疆部分地区增加升温超过0.8℃。SSP2-4.5较SSP1-2.6情景年降水量在西北地区增加显著,内蒙古西北部最大增加超过10％。有无碳中和对冬季降水影响更大,SSP2-4.5情景下新疆部分地区降水增加比SSP1-2.6下多20％左右,云南部分地区则少15％左右,表明有无碳中和对气候的影响远大于早晚碳中和。     

地面人工增雨作业对祁连山森林火险气象等级的影响

根据森林火险气象等级的计算方法,基于2011—2020年祁连山区林区森林火险气象等级资料,筛选地面人工增雨作业后森林火险气象等级下降到零级火险解除的典型过程,分析地面人工增雨作业对祁连山森林火险气象等级的影响。结果表明：祁连山区各林区森林火险气象等级为四级及以上的主要时段集中在4—6月、9—11月,具有明显的季节分布特征;2011—2020年在祁连山西、中和东段区域共实施471次人工增雨作业,223%的作业后森林火险气象等级没有降低,461%的作业后森林火险气象等级有下降但没有降到零级,316%的作业后森林火险气象等级降到零级,共149次,其中有671%为三级以上森林火险气象等级;在自然降水和人工增雨作业的共同影响下,祁连山森林火险气象等级显著降低,以祁连山东段林区森林火险等级的降低效果最显著。     

近20年华北地区土壤水储量变化趋势及水分管理与调配对策

从35个台站土壤湿度实测资料出发,探讨了近20年华北地区土壤水储量变化趋势及时空特征。结果表明:全区年平均0~50 cm土壤水储量总体呈减少趋势,但区域差异明显。土壤变干最显著的两个中心区域分别为京津塘地区和山西西部,次显著中心为内蒙古东部。在0~50 cm深度范围内,从地表面开始,随深度增加,土壤水储量的减少幅度逐渐增加,且季节特征明显,即春秋季减少幅度大于夏冬季。各分区土壤水储量的变化趋势呈现出显著的年代际特征,就0~50 cm土壤水储量而言,各分区存在一个共同特点:1995~2002年均呈明显的波动下降变化趋势。土壤变干的趋势,对华北地区农业和生态具有一定的不利影响,因此结合区域实际提出相应的水分管理与调配措施。     

陕西省森林火灾时空特征及周末、节假日效应研究

利用1977—2015年陕西省森林火灾次数和受害森林面积等资料,分析森林火灾年际、地区、季节、周内分布特征以及周末效应和节假日效应。结果发现,就年际演变来看,20世纪70年代至80年代是陕西省森林火灾高发期,90年代后期开始森林火灾显著减少且趋于稳定。就地区来看,陕南森林火灾次数和受害森林面积几乎占全省的一半,延安地区火灾受害率（即火灾面积/火灾次数）在10地市中居于首位,关中地区相对较少;陕西省大部分地区森林火灾均存在周末效应,尤其是榆林和商洛较明显。就季节分布来看,森林火灾春季最频繁,其次为冬季,秋季和夏季较少,其中春季周末效应最明显,秋季和夏季次之,冬季最不明显。就周循环来看,周一至周四森林火灾次数多呈现负距平,周五有很大不确定性。就节假日效应来看,除五一和十一外,春节、清明节和植树节前后森林火灾均存在正节假日效应,节假日效应大小为植树节＞清明节＞春节。     

西北东部霾的时空特征与天气特征研究

利用常规地面观测资料和CALIOP/CALIPSO卫星遥感资料统计分析了中国西北东部霾的多年变化以及霾事件期间气溶胶光学特性的垂直空间分布特征,并以2013年3月和11月发生在西北东部的霾天气为例分析了霾发生时大气气溶胶粒子的形状及大小的垂直分布特征、对应的天气形势和气象要素的变化。结果表明:西北东部霾日出现频率由20世纪80年代至90年代末逐渐减小,但21世纪起又明显增加;霾事件主要发生在11、12和1月。霾发生时,在对流层内霾影响最严重的区域在距地面2~4 km范围,垂直方向气溶胶后向散射系数的范围集中于0.8×10-3~2.5×10-3km-1·sr-1,且随高度增加而增大;气溶胶的体积退偏比大部分20%,气溶胶较为规则,不规则的多分布在地表向上4 km以下,随着高度的增加气溶胶不规则性减弱。色比数值大部分0.8,8~12 km气层中主要是色比为0.0~0.4的粒子。当高空受高压系统控制,地面为均压场,近地面出现逆温层时易产生霾。