洞庭湖气象生态服务:过去、现在和未来

正作为我国最大的内陆湖泊湿地生态系统之一,洞庭湖湿地具有极为重要的生态功能和经济价值,在全球气候变化的大背景下,洞庭湖生态受到多方面的影响,洞庭湖生物多样性保持、湿地气候调节、洪涝调蓄能力等均面临着挑战。通过分析过去70年洞庭湖湿地气候(图1)、水文与生态系统发展变化背景,梳理了围绕洞庭湖生态保护和修复开展气象服务的技术路线和服务成果,并展望了卫星遥感技术在洞庭湖湿地生态修复气象服务中的前景。     

聚焦长江大保护,推进江汉平原沿江湿地生态保护气象服务

万里长江,险在荆江。长江荆江段九曲回环,流域内河网密布、湖泊纵横,孕育出了典型的江汉平原沿江湿地生态环境。洪湖,是我国第七大淡水湖,湖北省第一大湖,“国际重要湿地”;天鹅洲麋鹿、白鳍豚国家级自然保护区,守护着两种国家一级保护动物;此外,“稻虾共生”、“双水双绿”、生态立体农业等湿地生态绿色农业发展模式均缘起江汉平原。江汉平原沿江丰富的湿地资源在发展农业、调节气候、涵养水源、净化水质、美化环境、维持生物多样性等方面发挥了极为重要作用,然而,随着气候变化和人类活动的影响,沿江湿地生态环境破坏与退化风险也突显出来,直接威胁长江流域生态安全,因此,迫切需要加强沿江湿地生态保护修复气象服务工作,助力长江大保护。荆州市气象局依托荆州农业气象试验站,长期关注湿地生态保护与湿地农业发展气象服务,近年来,通过开放合作、融合发展,与中国农业科学院、北京大学、浙江大学、武汉大学、中科院测量与地球物理研究所等单位联合开展湿地生态与农业气象服务关键技术研究,重点围绕气候变化对湿地生态与农业影响评估、生态功能修复气象评价、平湖湿地涝渍地开发、农业面源污染气象风险监测预报、稻田综合种养模式气象保障、湿地生态环境遥感监测评估、湿地生物多样性保护气象服务等方面进行了有益探索,取得了丰富的实践成果,发挥了气象职能作用。本期的主题为长江生态气象,主要汇总了荆州市气象局牵头成立的“江汉平原生态气象遥感监测技术协调创新中心”各成员单位在湿地生态与农业气象服务等方面最新研究成果,既有区域代表性,又可作为长江中下游地区乃至全国湿地生态保护气象服务工作的参考,服务“共抓长江大保护,不搞大开发,实现高质量发展”的战略部署。     

湿地资源保护及启示

湿地是地球上具有重要环境功能的生态系统和多种生物的栖息地之一。湿地环境中湿地水文、湿地生物地球化学循环与生物对湿地的适应和改造构成、各种因子之间相互依赖、相互协同,构建起湿地的整体功能。湿地生态系统与全球环境变化有着密切的关系。近年来全球湿地生态系统的受损程度十分严重,因此,对湿地生态系统的特殊价值正确认识和积极采取保护措施迫在眉睫。     

开展洪湖湿地保护区生态气象保障

正洪湖湿地自然保护区管理局湿地保护科科长邓兆林,对气象灾害对生态的破坏力感触颇深。他坦言,洪湖湿地国家级自然保护区建成20余年,对治理非法捕捞、围栏围网等均有丰富经验,但"气象灾害的防御是最难的"。他归纳出了一条规律:极端天气导致洪湖水位变化,进而影响生境。而洪湖能够利用的最佳防御手段,便是在极端天气这一环得到气象部     

呼伦湖湿地消长对气象水文因子变化的响应

利用1961—2005年呼伦湖湿地的气象及水文资料,基于灰色关联度分析、Mann-Kendall检验及小波分析、回归统计等方法,分析了湿地消长对气象水文因子变化的响应特征。结果表明:年与夏季气候在湿地消长中起主导作用。区域年降水量每增加10 mm,年降水量的直接作用是使湿地水域面积和水位深度分别增加2.6 km2和1.6 cm;年径流量每增加1×108 m3,湿地水域面积和水位深度分别增加4.8 km2和3.0 cm。45年来,湿地消长对影响因子连续变化过程的响应特征具有一致性,特别在20世纪90年代后响应更显著,湿地萎缩加快;气温与降水量变化在湿地水域面积、水位深度消长中的贡献率分别为33.1%与66.9%,22.5%与77.5%,降水量变化起主导作用。湿地消长对影响因子的多时间尺度周期性具有很好的响应。在27年的年代际尺度主周期与11~16年次周期、2~10年年际尺度准周期的叠加作用下,45年来,湿地消长出现了2次减少、1次增加的周期过程,并呈现短周期波动特征。     

生态系统在全球变化中的调节作用

讨论在全球变化的背景下,生态系统对全球变化的调节作用.首先论述陆地生态系统对全球变化的调节作用,主要包括陆地生态系统对大气成分的调节以及对全球气候的调节;其次,论述水生生态系统对全球变化的调节作用,主要包括淡水生态系统对全球变化的调节作用以及海洋生态系统对全球变化的调节作用;最后,论述湿地生态系统对全球变化的调节作用,主要包括湿地生态系统对生物多样性保护的功能,湿地对全球变化的元素调节作用以及湿地对气候和水文的调节.       

扎龙湿地气候变化特征分析

气候是影响湿地生态状况最重要的自然因子.本文分析了自1961～2007年研究区域内对湿地生态状况有重要影响的各气候要素变化趋势.结果表明该区域气候变暖趋势明显.20世纪90年代后湿地处于高温、少雨、蒸发量较大的气候背景之下,由此导致湿地水资源严重不足,进而产生生物多样性下降和湿地退化等现象.     

漫说陆地水域气候生态

陆地水域气候生态是一种典型的气候生态,由湖泊、河流等内陆大中型水体,水系及其小气候组成。陆地水域是相对海洋而言的,湖泊、河流、地下水等是人类赖以生存的淡水资源,湖泊作为降水的历史和现代记录,能反映出气候的空间变化和区域特征。我国是湖泊众多的国家之一,多年来,由于盲目围湖造田,争相垦殖,导致湖泊面积急剧减少,调蓄作用大幅度缩小,水资源质量下降。这使得陆地水域气候生态的保护利用与监测研究问题成为人类关注的热点。目前,如何监测陆地水域气候生态的问题,引起了世界各国政府和科技界的高度重视。如美国通过开展陆地、水域气…     

洪湖水位对不同时间尺度SPEI/SPI干旱指数的响应研究

流域洪涝与干旱对流域水资源利用及生态平衡具有重要影响。探讨流域水文要素与气候因子的关系,是应用气候指数进行流域旱涝监测和影响评估的重要前提。基于四湖流域8个气象站及洪湖湖区水位代表站逐月观测资料,从月、季及连续时间序列月平均标准化水位距平与不同时间尺度SPEI/SPI干旱指数的相关分析,研究洪湖水位对不同时间尺度SPEI/SPI指数的响应。结果表明：四湖流域洪涝与干旱主要受降水控制,洪湖水位与SPEI/SPI干旱指数具有较好的相关性,但其相关程度因不同月份和季节及干旱指数的时间尺度存在一定差异,总体上洪湖水位与4~6个月时间尺度SPEI/SPI干旱指数相关性最为密切,表明洪湖水位对降水及蒸散发导致的水分盈亏的响应具有时滞效应和累积效应,当前月洪湖水位受当月及前3~5个月水分盈亏的共同影响。基于5个月时间尺度的SPEI/SPI干旱指数监测历史时期洪湖水位变化具有很好的一致性。研究结果为基于常规气象观测资料进行四湖流域旱涝监测提供了理论依据,同时可为其他流域旱涝监测与评估提供借鉴。     

陆地水域气候生态

陆地水域气候生态是一种典型的气候生态，由湖泊、河流等内陆大中型水体．水系及其小气候组成。陆地水域是相对海洋而言的，湖泊、河流、地下水等是人类赖以生存的淡水资源，湖泊作为降水的历史和现代记录，能反映出气候的空间变化和区域特征。我国是湖泊众多的国家之一，多年来，由于盲目围湖造田，争相垦殖，导致湖泊面积急剧减少，调蓄作用大幅度缩小，水资源质量下降。     

溱湖湿地生态系统服务价值评估研究

利用实地调研结果,结合相关文献资料,采用市场价值法、影子工程法、旅行费用法等评估方法,对溱湖湿地生态系统的物质生产、涵养水源和调蓄洪水、提供动植物栖息地、调节气候、降解污染物和科考旅游等6个效益最为突出的生态系统服务功能经济价值指标进行评估。研究表明：溱湖湿地生态系统的总价值为1.15×109元,其中直接使用价值为7.708×108元,间接使用价值为3.62×108元,非使用价值为0.18×108元。其中科考旅游价值所占比重最大,为40.84％,调节气候价值次之,而生物多样性保护价值仅占1.45%。对溱湖湿地生态系统服务功能及服务价值的探讨,可正确认识该生态系统的生态经济价值,为合理开发利用提供决策参考,确保其资源的可持续利用。     

黄河源高寒湿地-大气间暖季水热交换特征及关键影响参数研究

湿地是由陆地和水体形成的自然综合体,具有重要的生态、水文和生物地球化学功能,黄河源高寒湿地作为黄河重要的水源涵养区,对其下垫面水热交换特征及关键影响参数的研究具有非常重要的意义。本文利用中国科学院西北生态环境资源研究院麻多黄河源气候与环境变化观测站2014年6~8月观测资料,分析了黄河源区高寒湿地-大气间暖季水热交换特征,并利用公用陆面模式（Community Land Model,简称CLM）模拟了热通量变化,提出针对高寒湿地的粗糙度优化方案。主要结果如下:（1）暖季向上、向下短波与净辐射的平均日变化规律一致,向上、向下长波平均日变化平缓,地表温度升高相对于向下短波具有滞后性,潜热通量始终为正值并大于感热通量;（2）温度变化显著层结为20 cm以上土壤浅层,存在明显的日循环规律,土壤中热量09:00（北京时,下同）下传至5 cm深度,温度升高,11:00至10 cm深度,13:00至20 cm深度,18:00后开始上传,温度降低,40 cm及以下深度受此影响较小,热量在土壤中整体由浅层向深层输送;（3）土壤湿度平均日变化小,5 cm深度为土壤湿度最小层,10 cm深度为最大层;（4）麻多高寒湿地动力学粗糙度Z_0m在暖季变化稳定,可作为常数,Z_0m=0.0143 m;（5）提出更加适合高寒湿地下垫面暖季附加阻尼kB-1参数化方案,使得热通量模拟效果较CLM原始方案有所提高。以上结果对于研究湿地下垫面陆面过程具有重要意义。     

湖滨湿地氮磷的转化及其归趋研究进展

概述了氮（Ｎ）、磷（Ｐ）两种元素在湖滨湿地迁移的研究．随着富营养化问题日趋严重,湖泊水体可能逐渐由Ｎ、Ｐ的汇转变成向周围湿地输出的源,湖滨植被及土壤微生物可能起着关键作用．开展Ｎ、Ｐ元素在富营养化湖泊水体与湖滨湿地间的迁移及其在湖滨湿地的归趋研究,有助于阐明湖滨湿地对富营养化湖泊的生态效应,为湖滨带湿地优化管理提供参考数据．     

浅析三江源地区生态现状、存在问题及对策

三江源地区高寒缺氧,气候条件恶劣,近几年出现气候干旱、冰川退缩、雪线上移、湖泊消失、湿地消减、植被退化、土地沙化、生物多样性减少。已对整个三江源地区的生态系统和经济发展构成严重威胁,本文从玉树州生态现状、存在问题着手,分析了不断恶化的现状和科学保护生态环境的必要性,减缓高原生态环境恶化,控制大面积草地退化、水土流失,为政府实施自然资源的可持续发展,实施退牧还草,保护三江源,建设三江源,合理开发使用自然资源,实现人与自然和谐统一。     

林甸湿地与所在区域4-9月小气候特征对比分析

利用对湿地生态环境、气候考察及2001～2002年4～9月林甸湿地2年的实时观测资料，系统分析了湿地与所在区域的主要气候特征和时间变化等规律，为保护湿地生态环境提供了科学依据。     

西北地区气候变化新动态及对干旱环境的影响——总体暖干化,局部出现暖湿迹象

近50 a来,西北地区气温呈显著的上升趋势,降水变化空间差异突出,西北地区整体暖干化趋势明显,局部出现暖湿现象。气候变暖使冰川退缩,雪线上升,冻土消融,湿地退化,湖泊萎缩,河流流量减少,水资源越来越短缺,出现生态环境恶化问题。根据IPCC预测结果分析,未来西北地区气候变暖趋势会更加明显。从保护西北地区生态环境、完善气候变化综合监测系统以及开展重点区域气候变化过程专项研究等方面提出了对策建议。     

主编语

正与长江相连的洞庭湖是我国第二大淡水湖,从地理角度看也是一个重要的参照物,湖北省位于洞庭湖以北,故名为湖北,湖南省境绝大部分位于洞庭湖以南,故称为湖南。为了加强洞庭湖流域生态环境保护,统筹平衡该区域经济与生态的协调发展,2014年4月,国务院正式批复了《洞庭湖生态经济区规划》。岳阳市作为拥有洞庭湖水域面积近60%的沿湖城市,在洞庭湖生态经济区建设中承担着重要责任。岳阳市气象局近年来在水体气象监测、水上气象服务、湿地生态观测、城市防汛预报预警等方面开展了富有湖区特色的工作。本期以"刊中刊"形式推出的"洞庭湖生态气象"主题专辑,刊登了以岳阳市气象局科技人员为主开展的与洞庭湖区域生态文明建设气象保障服务有关的最新研究成果。作为我国最大的内陆湖泊湿地生态系统之一,洞庭湖湿地具有极为重要的生态功能和经济价值(P72);在全球气候变化     

新书架

<正>《生态气候学:概念和应用(第二版)》戈登·B.伯南著该书为美国国家大气研究中心的戈登·B.伯南(Gordon B.Bonan)教授所著,是一部生态与气候领域的杰作。全书分为地球系统、全球物理气候学、土壤过程、水文气象学、生物气象学、陆地植被生态系统、陆地协迫与反馈七大部分,共30章,内容涉及多学科领域,从个体、种群、群落到生态系统、景观的不同层次,从微观到宏观角度,深刻阐述了天气、气候与生物间的相互影响、相互作用,揭示了不同尺度下     

全球变化中的我国云南气候与生态响应

分析了全球变化背景下的我国云南气候、水土资源和生物多样性变化 ,评估了近 50a云南气候生态与环境的现状、变化和成因。在IPCC等相关工作的启示下 ,初步提出了云南生态环境建设与社会经济协调发展的对策与建议。     

我国内陆河流域水文循环与其生态功能浅析

近50 a来,我国的西北内陆河流域,与世界很多干旱、半干旱的缺水地区一样,水文循环及其生态功能正发生着一系列衰退及相伴的生态环境恶化现象。本文从气候、人类活动与水文循环间相互作用的观点,用实测的气候水文数据剖析了这一现象。提出水文循环通过其生态功能,与生态系统相伴相生,互相依存。水资源的过渡开发利用超出了水文循环的再生能力,延迟了水资源再生周期。由于内陆河的平原与盆地的干燥度指数十分大,暖干气候放大了人类活动对水文循环的不利影响,加剧了生态环境的退化。对于内陆河流域,人类生存与经济发展地区远离山区水源地,流域统一的水资源综合管理对于维持健康的水文循环和生态系统尤为重要。