气象干旱对中亚棉花产量的影响

极端干旱事件频发对中亚棉花生产具有重要影响。本文利用乌兹别克斯坦赞格阿塔实验站棉花大田试验数据评估了APSIM-Cotton模型的适用性,根据CMIP6气候模式模拟的SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5等3种共享社会经济路径下的气候变化数据集,分析了2021—2090年SPEI-3干旱指数的变化特征,进而利用APSIM-Cotton模型模拟了考虑CO₂肥效作用的气象干旱对棉花产量的影响。结果表明：APSIM-Cotton模型能够准确模拟乌兹别克斯坦塔什干地区的生育期和产量变化趋势;未来塔什干地区呈现温度明显升高、干旱发生频率明显增加的特征;气象干旱将导致棉花产量下降,SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5等3种排放情景下,严重气象干旱导致2021—2050年棉花产量较1961—1990年分别下降28.0%、29.6%和32.1%,2061—2090年棉花分别减产31.5%、33.1%和35.7%,在SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下,极端气象干旱导致2061—2090年棉花产量分别下降41.3%和54.2%;CO₂浓度升高可提高棉花产量,贡献率为14.9%~25.0%,但浓度达到750 µmol/mol以上时,棉花增产幅度将不再持续增加。     

人类活动及气候变化影响下伊犁河谷生境质量预测研究

生境质量是衡量生态系统服务功能及其健康程度的重要指标,准确预测生境质量的演变对于推动区域生态环境的高质量发展至关重要。耦合系统动力学-斑块生成土地利用模拟（SDPLUS）模型与生态系统服务和权衡的综合评估（InVEST）模型,预测了2035年不同气候情景下（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5）伊犁河谷土地利用/覆被格局变化,并评估了其生境质量时空演变特征。结果表明：（1）1980—2020年,伊犁河谷土地利用类型呈现“4增2减”的变化趋势。2035年4种气候情景下,伊犁河谷林草地面积降幅较大,建设用地扩张趋势较为明显,挤占了城郊优质耕地资源。（2）伊犁河谷生境质量等级与土地利用/覆被类型密切相关。生境高值及较高值区主要分布在地形崎岖的林草地覆被区,低值及较低值区主要分布在人类活动集聚区及南北天山未利用地覆被区。（3）1980—2020年,伊犁河谷生境质量呈现下降趋势。生境质量退化区主要分布在伊犁河-巩乃斯河流域以及特克斯河流域附近。（4）2035年4种气候情景下,伊犁河谷生境指数持续走低。生境指数均值排序为：SSP1-2.6>SSP2-4.5&...     

全球土地覆被时空变化与中国贡献

20世纪下半叶以来全球土地覆被发生了剧烈变化,人类活动对土地覆被变化的影响成为“人类世”最为显著的特征之一。科学评估全球土地覆被变化的时空过程和新态势,分析中国在其中扮演的角色和地位并提出优化路径,成为中国在可持续发展领域应对全球百年未有之大变局的核心任务之一。本文基于多源土地覆盖数据,运用地理空间分析方法定量刻画了全球土地覆被变化的时空演化过程,从景观尺度分析了地类间的转化关系以及全球“变绿”和森林覆盖度的变化趋势,揭示了中国对全球土地覆被时空变化的贡献。结果表明,1992—2015年全球土地覆被经历了显著变化,全球土地覆被变化度在南美洲中部、撒哈拉以南的非洲、中亚、东南亚和东亚等地形成显著的热点区。中国森林覆盖率从1990年的12.98%增至2020年的23.34%,湿地面积增长1908 km²,为维护全球生态安全贡献了力量,同时在城市用地增长、草地和其他用地减少等方面也有一定的限制作用。与全球其他国家不同,中国城市扩张占用耕地面积居全球第一位,高达7.3万km²。1999—2019年全球叶面积指数存在全球性的显著提高趋势。中国以仅占全球6.6%的植被面积,贡献了全球20%左右的叶面积增加量,引领了全球“变绿”过程。1990—2020年全球森林覆盖度变化呈现出空间集聚性。中国森林面积增长62.84万km²居全球前列,其中西南林区和秦巴山区是林地增长的主要区域,长三角、粤港澳大湾区和内蒙古东部部分地区是森林覆盖度降低的主要区域。中国未来应进一步提升经济社会发展与生态保护的均衡协调度,持续推进美丽中国建设,为全球生态安全和可持续发展贡献更大力量和更多经验。     

基于微博大数据的气候变化对中国赏樱旅游的影响

研究气候变化对生态系统旅游和休闲功能的影响是旅游地理学的重要领域。本文发展和优化了基于Logistic曲线从微博大数据中提取赏樱旅游活动开展时间的方法,并从2879033条与樱花相关的新浪微博大数据中筛选出587891条有效微博,进而提取和重建了中国2010—2019年赏樱旅游活动时间数据集,该数据集通过了物候站点观测数据和与温度响应关系的验证。在此基础上分析了过去10 a中国21个城市赏樱旅游活动始日、末日和持续期的时空格局,并模拟和预测了SSP2-4.5和SSP5-8.5两种气候情景下,2020—2050年中国赏樱旅游活动时间的变化趋势。结果表明：① 过去10 a,全国大部分城市赏樱旅游活动始日提前（占比61.9%）,末日提前（占比76.2%）,持续期缩短（占比52.4%）。纬度每升高1°,始日、末日分别推迟0.286 d（P < 0.01）和0.394 d（P < 0.01）,持续期缩短0.286 d（P > 0.05）。② 未来气候情景下,大部分城市赏樱旅游活动始日和末日提前,持续期延长。SSP5-8.5情景对赏樱旅游活动的影响比SSP2-4.5情景更明显。本文的方法和框架能够为气候变化对特定旅游活动的影响研究提供基于大数据视角的参考。     

气候变化影响下北海公园冰上运动季的特征与情景模拟

北海公园冰上运动是北京传统体育文化遗产的重要组成内容以及冬季休闲旅游的代表性符号,强化其气候变化影响与适应研究,对于应对全球变化的挑战、践行“大力发展冰雪经济”的指示具有重要意义。本文从多源文献中提取分析了其冰场多年启闭日期（间接指示冰层厚15 cm）的变化特征,并结合气温器测数据以及4种气候情景数据（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5）,利用留一交叉验证法探讨了不同温度指标和拟合方程的预测效果差异,进而对未来冰上运动季的变化、潜在影响与适应对策进行分析。结果表明：① 1989—2018年冰上运动季始日、末日和持续长度的均值分别为1月1日、2月5日和36 d,对应的趋势表现为不显著的推迟（1.00 d/10a）、提前（-0.77 d/10a）和延长（1.11 d/10a）,时序变化可区分为1989—2000年、2001—2013年和2014—2018年3个阶段。② 冰上运动季始、末日分别对其日期前59 d的日最低温和前94 d的日最高温有较好响应,利用这两个指标和玻尔兹曼函数可更好预测冰上运动季变化。③ 2021—2099年冰上运动季始日、末日和持续长度的均值分别较1989—2018年晚1 d、早1 d和缩短2 d,3个指标变幅一致缩小,对应的0.14 d/10a、-0.21 d/10a和-0.34 d/10a的趋势均达到0.01的显著性水平。④ 未来79 a内冬季两大节庆中元旦冰上运动的适宜性要大于春节,其中春节的适宜性在4种气候情景下相差不大,而元旦的适宜性则在4种情景下有一定差别。⑤ 在相关预估结果上,BCC-CSM2-MR、CanESM-5和UKESM这3种区域气候模式并没有太大差异,而热岛效应影响尚待深入研究。⑥ 为了在气候变暖背景下促进体旅融合消费、保障冰上运动产业高质量发展,运营企业应采取强化游客安全保障、扩展旅游产品谱系、购买冰量保险等全方位主动适应措施,研究者应加强研究气候变化影响的复杂性、改进旅游流的预测效果,而管理部门应大力推动产业风险管理报告的编制,充分重视气候变化风险的动态评估。     

共享社会经济路径下中国碳中和路径预测

科学地预测和分析不同情景下中国碳中和路径有助于碳中和目标的合理推进,但当前研究仍缺少结合碳源—汇变化趋势的综合性分析与应用国际耦合模式情景的系统性分析。本文运用WITCH综合评估模型与IBIS植被动态模型模拟了各共享社会经济路径情景下21世纪中国碳源—汇路径,对中国碳中和时间及路径进行预测分析。研究发现：① 中国碳汇逐年值存在3~4 a的周期性波动。RCP6.0气候情景下中国碳汇总量均值稳定在约0.30 Gt C/a;RCP2.6气候情景下中国碳汇总量均值呈下降趋势,到2065—2100年下降至约0.18 Gt C/a。② 中国碳排放总量受到世界经济社会发展路径与政策强度的共同影响,在中高强度减排政策下中国碳排放均在2025—2030年达峰后呈下降趋势,其中SSP1/SSP4—高强度碳减排政策情景下碳排放在2060年降至约0.30 Gt C/a并实现碳中和目标。③ 基于典型碳中和情景的路径研究,实现碳中和目标应积极促进清洁能源技术进步与应用,推进非电力能源向电力能源转变,推广生物质能源及CCS技术,并积极倡导电动汽车的发展。     

城市及其边缘地带土地利用/覆被变化研究--以临沂市为例

城市及其边缘地带是人文因素高度复合带，土地利用／覆被变化剧烈，土地资源可持续利用面临许多问题。临沂市是山东省的欠发达地区之一，近年来经济发展迅速、城市化速度加快，人地矛盾日益突出。文章利用1991－2000年的土地利用／覆被变化及社会经济数据，分析了临沂市土地利用／覆被变化的特征，探讨了土地利用／覆被变化的机制，以期为本地及同类城市土地资源的可持续利用提供借鉴。     

基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD, DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型：耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。     

青藏高原若尔盖地区近期土地覆被变化

土地利用/覆被是全球变化和可持续发展研究中的重要问题之一.若尔盖位于青藏高原东北边缘,是全球变化的敏感响应地带,近年来因其沙化、湿地变化而受到广泛关注.以若尔盖地区土地覆被变化为研究对象,分别选取了1987、1996和2001年的Landsat 5 TM影像,根据野外标志解译出土地覆被类型,并采用Moran Ⅰ指数揭示其空间分布特征.结论表明,在研究时段中各种土地覆被类型具有不同程度变化,其中沼泽和沙地的变化范围分别为31.86 km2,7.83 km2,增长比较显著的是沙地、居民点及建设用地、撂荒地;不同时段的Moran I指数均为0.05,表明若尔盖近期土地覆被的分布属于随机类型的.在降水没有明显增加的背景下,气温渐次升高是若尔盖土地覆被变化的主要自然因子.研究结果揭示了整个若尔盖地区的土地覆被类型及其变化;讨论了沙化现象及其防治,对全球变化的区域响应和区域环境保护具有积极意义.     

近30年来三江源地区土地覆被与宏观生态变化特征

利用1970年代中后期MSS图像和1980年代末、2004年以及2008年三期TM图像并结合野外调查,获得三江源地区四期土地覆被空间数据集,提出了土地覆被转类指数和土地覆被状况指数,以表征该区域生态变化的趋势。通过计算土地覆被转类途径和幅度、土地覆被转类指数和土地覆被状况指数,分析青海三江源地区1970年代中后期以来土地覆被时空变化特征及其反映的宏观生态状况变化。结果表明:三江源地区近30年平均土地覆被状况指数为38.20,土地覆被状况为4级,其中黄河流域最好,其次为澜沧江流域,长江流域最差;三江源地区土地覆被转类,在1970s~1990s和1990s~2004年两个时段,均主要以高生态级别向低生态级别转移为主,2004~2008年时段,主要以低生态级别向高生态级别转移为主;由土地覆被状况指数变化率和土地覆被转类指数,可以反映出近30年来三江源地区土地覆被和宏观生态状况,总体上经历了变差(1970s~1990s时段土地覆被状况指数变化率Zc为-0.63,土地覆被转类指数LCCI为-0.58)—显著变差(1990s~2004时段Zc为-0.94,LCCI为-1.76)—略有好转(2004~2008时段Zc为0.06,LCCI为0.33)的变化过程。这一变化过程前、中期主要受到气候变化和草地载畜压力共同驱动的影响,后期则叠加了生态建设工程的驱动作用。     

Simulation and projection of climate change using CMIP6 Muti-models in the Belt and Road Region

Climate condition over a region is mostly determined by the changes in precipitation, temperature and evaporation as the key climate variables. The countries belong to the Belt and Road region are subjected to face strong changes in future climate. In this paper, we used five global climate models from the latest Sixth Phase of Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) to evaluate future climate changes under seven combined scenarios of the Shared Socioeconomic Pathways and the Representative Concentration Pathways (SSP1-1.9, SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP4-3.4, SSP4-6.0 and SSP5-8.5) across the Belt and Road region. This study focuses on undertaking a climate change assessment in terms of future changes in precipitation, air temperature and actual evaporation for the three distinct periods as near-term period (2021-2040), mid-term period (2041-2060) and long-term period (2081-2100). To discern spatial structure, K?ppen-Geiger Climate Classification method has been used in this study. In relative terms, the results indicate an evidence of increasing tendency in all the studied variables, where significant changes are anticipated mostly in the long-term period. In addition to, though it is projected to increase under all the SSP-RCP scenarios, greater increases will be happened under higher emission scenarios (SSP5-8.5 and SSP3-7.0). For temperature, robust increases in annual mean temperature is found to be 5.2 °C under SSP3-7.0, and highest 7.0 °C under SSP5-8.5 scenario relative to present day. The northern part especially Cold and Polar region will be even more warmer (+6.1 °C) in the long-term (2081-2100) period under SSP5-8.5. Similarly, at the end of the twenty-first century, annual mean precipitation is inclined to increase largely with a rate of 2.1% and 2.8% per decade under SSP3-7.0 and SSP5-8.5 respectively. Spatial distribution demonstrates that the largest precipitation increases are to be pronounced in the Polar and Arid regions. Precipitation is projected to increase with response to increasing warming most of the regions. Finally, the actual evaporation is projected to increase significantly with rate of 20.3% under SSP3-7.0 and greatest 27.0% for SSP5-8.5 by the end of the century. It is important to note that the changes in evaporation respond to global mean temperature rise consistently in terms of similar spatial pattern for all the scenarios where stronger increase found in the Cold and Polar regions. The increase in precipitation is overruled by enhanced evaporation over the region. However, this study reveals that the CMIP6 models can simulate temperature better than precipitation over the Belt and Road region. Findings of this study could be the reliable basis for initiating policies against further climate induced impacts in the regional scale.     

青藏高原维管植物物种丰富度分布的情景模拟

如何充分利用离散的观测数据,通过对维管植物物种分布丰富度及其与生境因子之间的相互作用和影响机理的定量分析,实现维管植物物种丰富度的空间分布及其情景模拟,是目前生物多样性研究前沿和核心内容之一。针对这一问题,在实现青藏高原37个国家自然保护区的维管植物物种数量收集和边界数据矢量化的基础上,分别进行维管植物物种数量与土地覆盖类型、环境因子和景观生态指数等三大类生境因子之间的相关关系的定量计算和对比分析,筛选和确定最佳相关分析方程,进而构建青藏高原维管植物物种丰富度的空间模拟分析模型。该模型中,维管植物物种丰富度与生境因子之间的复相关系数为0.94,模型验证结果表明,青藏高原的维管植物物种的平均丰富度为496.79种/100 km²,其空间分布格局整体上呈东南向西北逐渐减少趋势;另外,除柴达木盆地荒漠区域以外,维管植物物种的空间分布随海拔的升高而减少。基于CMIP5 RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5三种气候情景模拟获得的青藏高原维管植物物种丰富度未来情景结果显示,在T0-T4（2010-2100）时段内,青藏高原维管植物物种丰富度整体将呈减少趋势。RCP 8.5情景下青藏高原维管植物物种丰富度的变化幅度最大,而RCP 2.6情景下的维管植物物种丰富度的变化幅度最小。研究表明,本文构建的模型能够对青藏高原维管植物物种丰富度的空间分布格局及其未来情景进行模拟分析,模拟结果可为青藏高原生物多样性及其对气候变化响应的综合评估和情景模拟提供方法和技术支持。     

青藏高原维管植物物种丰富度分布的情景模拟（英文）

For quantitatively explaining the correlations between the vascular plant species abundance(VPSA) and habitat factors, a spatial simulation method has been developed to simulate the distribution of VPSA on the Qinghai-Tibet Plateau. In this paper, the vascular plant type, land cover, mean annual biotemperature, average total annual precipitation, topographic relief, patch connectivity and ecological diversity index were selected to screen the best correlation equation between the VPSA and habitat factors on the basis of 37 national nature reserves on the Qinghai-Tibet Plateau. The research results show that the coefficient of determination between VPSA and habitat factors is 0.94, and the mean error is 2.21 types per km~2. The distribution of VPSA gradually decreases from southeast to northwest, and reduces with increasing altitude except the desert area of Qaidam Basin. Furthermore, the scenarios of VPSA on the Qinghai-Tibet Plateau during the periods from 1981 to 2010(T0),from 2011 to 2040(T2), from 2041 to 2070(T3) and from 2071 to 2100(T4) were simulated by combining the land cover change and the climatic scenarios of CMIP5 RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5. The simulated results show that the VPSA would generally decrease on the Qinghai-Tibet Plateau from T0 to T4. The VPSA has the largest change ratio under RCP8.5 scenario, and the smallest change ratio under RCP2.6 scenario. In general, the dynamic change of habitat factors would directly affect the spatial distribution of VPSA on the Qinghai-Tibet Plateau in the future.     

2000-2010年西伯利亚地表覆盖变化特征——基于GlobeLand30的分析

西伯利亚是全球环境变化的重要敏感性区域,但以往缺乏该区域中高分辨率地表覆盖数据,对其地表覆盖的整体分布与变化缺乏深入的认识。本文利用中国新近研制的2000、2010年两期30 m分辨率地表覆盖数据产品GlobeLand30,对2000-2010年西伯利亚地表覆盖的空间分布格局、变化幅度、区域差异及主要地类的变化原因进行了综合分析。研究发现：①西伯利亚地表覆盖的空间分布现状具有明显的地带性特征。②10年间,西伯利亚地区地表覆盖整体变化幅度较大,其中林地及草地呈显著缩减、湿地呈较大幅度增加、耕地呈微弱减少、人造地表呈增加态势。③10年间,西伯利亚地表覆盖变化具有显著的区域差异性。变化最显著的为西西伯利亚地区,其中以湿地增加最明显,主要分布于鄂毕河—叶尼塞河流域,林地、草地及耕地减少集中于西伯利亚西南部。④人类活动和气候变暖是引发西伯利亚地表覆盖变化的主要原因。大规模林地砍伐导致林地减少;冰冻层消融,林地、草地和水体向湿地的转化是湿地增加的主要原因;耕地的人为废弃和撂荒导致耕地面积有所减少。     

Scenarios of land cover in Eurasia under climate change

The method for surface modelling of land cover scenarios(SMLCS) has been improved to simulate the scenarios of land cover in Eurasia. On the basis of the observation monthly climatic data observed from 2127 weather stations in Eurasia during 1981–2010, the climatic scenarios data of RCP26, RCP45 and RCP85 scenarios released by CMIP5, and the land cover current data of Eurasia in 2010, the land cover scenarios of Eurasia were respectively simulated. The results show that most land cover types would generally have similar changing trends in the future, but with some difference in different periods under the three scenarios of RCP26, RCP45 and RCP85. Deciduous needleleaf forest, mixed forest, shrub land, wetlands and snow and ice would generally decrease in Eurasia during 2010–2100. Snow and ice would have the fastest decreasing rate that would decrease by 37.42% on average. Shrub land would have the slowest decreasing rate that would decrease by 5.65% on average. Water bodies would have the fastest increasing rate that would increase by 28.78% on average. Barren or sparsely vegetated land would have the slowest increasing rate that would increase by 0.76%. Moreover, the simulated results show that climate change would directly impact on land cover change in Eurasia.     

基于HASM方法对气候模式气温降水的降尺度研究——以黑河流域为例

基于空间平稳性分析,引入地理因素结合回归分析及高精度曲面建模方法（HASM）对黑河流域多年平均气温、降水给出了降尺度模拟。基于过去器测资料的验证,提出了CMIP5模式资料的合理降尺度方法。比较了降尺度结果与站点实测值的差异,同时比较了所给出的方法与经典插值方法的模拟精度。最后,基于历史时期T₁（1976—2005年）的降尺度方法结合RCP2.6、RCP4.5及RCP8.5不同情景下未来时段T₂（2011—2040年）、T₃（2041—2070年）、T₄（2071—2100年） CMIP5模式结果,对降尺度方法进行了修正,给出了未来时段气温的降尺度模拟公式,并基于此对上述3种情景下多年平均气温的CMIP5模拟结果进行了降尺度模拟。结果表明：本文所提出的降尺度方法模拟结果与站点观测值具有较好的相关性,且精度高于其他经典插值方法。对未来时段的模拟结果表明,升温最快的是RCP8.5情景,在2071—2100年,除祁连山地区外,大部分地区年平均气温大于10℃。     

流域LUCC水文效应研究中的若干问题探讨

随着全球变化研究的深入,土地利用/覆被变化(LUCC)的水文效应研究日益成为热点问题。综合国内外研究进展,论文就流域土地利用/覆被变化水文效应研究中的几个问题进行了总结和探讨：子流域和水文响应单元是分布式水文模型对流域基本空间单元的理想划分;对国内外现有的土地利用分类系统进行了适当的调整和归并,建立了基于水文响应研究的土地利用分类系统,将土地利用分为9个Ⅰ级类和21个II级类;土地利用/覆被变化情景分析的常用方法有参照对比法、历史反演法、模型预测法、极端土地利用法、土地利用空间配置法等。