中华猕猴桃(Actinidia chinensis)在中国的适生性及其潜在地理分布模拟预测

利用181个地理分布调查数据,基于Arc GIS对中华猕猴桃的目前分布进行空间重建,利用Max Ent生态位模型对中华猕猴桃在中国的适生性及其未来气候变化下潜在可扩散地理范围进行了模拟与预测,分析中华猕猴桃在中国的适生性和扩散潜力及其空间格局,在未来气候变化背景下,预测中华猕猴桃当代及未来至2050年适生区分布格局变化。结果表明:中华猕猴桃当前的潜在适生区主要分布在23°―35°N之间和102°E以东的中亚热带山地丘陵区,如秦岭―大巴山、云贵高原、罗霄山脉―南岭和武夷山脉等地区。中华猕猴桃在当前气候条件下适生区总面积为2 382 381 km2,占中国版图的25.19%,在中等温室气体排放(RCP4.5)情景下预测至2050年,适生区总面积相对当前气候情景略有减少,但空间分布格局变化强烈。预测结果表明:在未来气候变暖影响下,中华猕猴桃潜在适生区具有向北或高纬度地区迁移的趋势。     

中国西部冰川度日因子的空间变化特征

在冰川与积雪消融研究中,度日模型应用较为广泛,该模型是基于冰雪消融与气温,尤其是正积温之间的线性关系建立的。度日因子是该模型的重要参数,反映了单位正积温产生的冰雪消融量,其空间变化特征对于不同模型模拟冰雪消融过程的精度有较大影响。 本文根据中国西部不同地区数十条冰川的短期考察和观测资料,分析了西部冰川度日因子的空间变化特征,结果表明：由于青藏高原及其周围地区独特的气候和热量条件,西部冰川度日因子具有明显的区域特征。在同一冰川上,度日因子的空间变化较为明显。从冰川类型来看,与极大陆型及亚大陆型冰川相比,海洋型冰川的度日因子较大。总体看来,西部冰川的度日因子由西北向东南逐渐增大,这与中国西部冰川的气候环境变化趋势是一致的,即在干冷的气候条件下,度日因子较小;而在暖湿的气候条件下度日因子较大。     

气候变化情景下油茶生长的适宜性特征

基于气候情景数据与油茶标本，运用MaxEnt模型分析全新世中期、当代与未来阶段油茶生长的气候适宜性特征，将概率分布结果由不适宜到最适宜分为4个等级，分析了各时段空间分布变化与最适宜区北界变化、几何中心变化及位移情况。结果如下：1）MaxEnt模型的AUC值为0.848，评估结果达到“好”的标准，说明该模型可用；年降水量、最湿季降水量、最暖季平均温、温度季节性变化的标准差、最干月降水量、最湿季平均温和最冷季平均温等是7个主要环境因子。2）中国油茶主要适宜生长于长江以南、云贵高原以东，经纬度范围为30°N以南、107°E以东地区；适宜及以上等级占研究区面积的34.9%~61%；适宜性变化，空间上西南地区波动明显，面积上稳定和降低类占比较高。3）油茶最适宜区北界位于亚热带中部，不同年代、不同地区北界各异，长江中下游地区变化较小，而秦岭、渝、贵和桂等地变动较大，整体趋势为全新世中期至1980s向南推移，未来情景下2050s和2070s缓慢向北推移；几何中心在全新世中期时位于湖南郴州，至1980s时向东南方位移至广东韶关，至2050s时向东北位移至江西吉安，并相对稳定。4）基于气候情景数据和MaxEnt物种分布模型分析中国南方地区油茶气候适宜性时空分布与变化特征结果可靠。     

黄河流域降雨侵蚀力对全球变化的响应

分析土壤侵蚀力对全球变化的响应,有助于国家和区域未来水土保持宏观战略的决策.本文利用Had-CM3模型,在A2和B2情景下系统研究了未来不同时期（2020年、2050年和2080年）黄河流域降雨侵蚀力的潜在变化.结果表明在全球气候变化条件下,黄河流域的降雨侵蚀力有显著的增加;增加的幅度随着GCM情景和研究时期的不同而不同,从南向北逐渐增大;A2情景下,黄河流域的降雨侵蚀力分别增加11.5%（2020年）、24.8%（2050年）和40.6%（2080年）,B2情景下的相应变化分别为20.9%、12.5%和20.8%;加强中、长期土地利用规划、植被建设和水土保持是应对全球变化的基本方略.     

基于CMIP6气候模式的东北三省农业水热资源时空变化特征

全球气候变化深刻影响农业水热资源分布,预估未来农业水热资源的时空变化有助于应对气候变化带来的机遇和挑战。该文基于CMIP6中的27个气候模式和东北三省85个气象站的观测数据,采用泰勒图法评估新一代全球气候模式对东北三省气候变化的模拟性能,在此基础上分析SSP245和SSP585情景下东北三省农业水热资源的时空变化特征。结果表明：(1)CMIP6中能较好模拟东北三省气候变化的模式为MRIE、ACC2和GFD2,且经过较优模式等权重集合修订后,模拟性能得到提升;(2)未来农业热量资源显著增加,SSP585情景下的增温速率(0.69℃/(10 a))明显高于SSP245情景(0.26℃/(10 a)),东北三省北部的增温幅度高于南部,东部高于西部,沿海高于内陆,增幅高值区位于大兴安岭;(3)未来农业降水资源有所增加,但波动较大,到21世纪末期,SSP245和SSP585情景下降水量较基准期分别增加27.8%和22.1%,呈由东南向西北递减的空间分布格局,且东部降水变率普遍高于西部,辽宁东南部将成为降水增加最显著地区。     

冬小麦种植区域的可能变化对黄淮海地区农业水资源盈亏的影响

气候变化背景下,冬小麦适宜品种和种植区域的变化将影响流域农业水资源配置。利用IPCC CMIP5三种排放情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)的多模式集成数据,分析2011-2059年黄淮海地区冬小麦适宜品种、种植范围和农业种植模式的可能变化,并以研究区二级子流域为单元,采用VIP模型预测冬小麦种植区域的可能变化对其蒸散量、灌溉需水量和流域农业水资源盈亏的影响。结果显示:冬性和弱冬性品种将可能逐渐取代强冬性品种,冬小麦种植区逐步北移,北部地区的种植面积可能增加,而南部地区的种植面积则可能缩减。研究区北部冬小麦种植面积扩张将可能加剧海河流域农业的用水紧张,三种情景下2050s海河流域的农业用水缺口将增加3.7×10~8～34.0×10~8m~3。未来水分将取代热量成为海河流域北部地区冬小麦种植面积扩张的主要限制因素。南部地区双季稻种植面积可能扩张,流域水分盈余将减少。黄淮海地区冬小麦种植格局需要逐步调整以适应气候变化。     

基于粒子群算法的大城市近郊区景观格局优化研究--以成都市龙泉驿区为例

景观格局优化是实现区域生态安全的重要途径。以成都市龙泉驿为研究区,在景观适宜性评价、景观数量优化基础上,构建PSO景观格局空间优化模型与求解算法,对经济发展、生态保护、统筹兼顾情景景观空间布局进行优化。结果表明:基于PSO的景观格局空间优化模型与算法能利用粒子位置模拟景观分布进行空间格局优化,实现了数量与空间优化的有机耦合,是景观格局优化的有效方法。目标年,经济发展情景优势景观为城乡人居及工矿、果园,景观格局呈现出西部坝区以城乡人居及工矿、农田为主,东部山区以果园为主的分布特征;生态保护情景优势景观为森林、城乡人居及工矿,景观格局呈现出西部坝区以城乡人居及工矿、果园、农田为主,东部山区以森林为主的分布特征;统筹兼顾情景优势景观为森林、城乡人居及工矿和果园,景观格局呈现出西部坝区以城乡人居及工矿、农田为主,东部山区以森林、果园为主的分布特征。统筹兼顾情景方案未来潜在可能性最大,其经济、生态、综合效益均得以优化提升,是目标年研究区最佳景观格局空间布局方案。     

中国旱涝格局演变(1961-2050年)及其对水资源的影响

利用中国气象局提供的483个气象站1961-2000年月降水数据以及ECHAM5/MPI-OM气候模式输出的1961-2050年月降水数据,分别计算其月SPI值,分析中国过去40年来及未来3种排放情景(A2:温室气体高排放情景;A1B:温室气体中排放情景;B1:温室气体低排放情景)下旱涝格局的演变;同时分析了8个水文站...     

基于SSP-RCP不同情景的京津冀地区土地覆被变化模拟

如何实现自然与人文双重驱动下的特大城市群地区土地覆被变化的情景模拟,不仅是当前土地覆被变化研究领域的热点问题,也是城镇化可持续发展研究的核心主题之一。本文在对现有土地覆被变化情景模型缺陷进行分析和修正的基础上,构建了自然要素与人文要素耦合驱动的土地覆被情景曲面建模（SSMLC）方法。结合IPCC 2020年发布的共享社会经济路径（SSPs）与典型浓度路径（RCPs）组合的CMIP6 SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5的气候情景数据,以及人口、GDP、交通、政策等人文参数,分别实现了SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下的京津冀土地覆被变化的情景模拟。模拟结果表明：SSMLC对京津冀地区土地覆被变化模拟的总体精度为93.52%;京津冀地区的土地覆被在2020—2040时段内的变化强度最高（3.12%/10a）,2040年以后的变化强度将逐渐减缓;在2020—2100年间,建设用地增加速度最快,增加率为5.07%/10a。湿地的减少速度最快,减少率为3.10%/10a。2020—2100时段内的京津冀土地覆被在SSP5-8.5情景下的变化强度整体高于在SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下的变化强度;GDP、人口、交通和政策等人文因子对京津冀地区耕地、建设用地、湿地和水体的影响强度高于对其他土地覆被类型的影响强度。研究结果证实了SSMLC模型能够有效模拟和定量刻画京津冀地区土地覆被空间分布格局在未来不同情景的时空变化趋势和强度,模拟结果可为京津冀协同一体化的国土空间优化配置与规划、以及生态环境建设提供辅助依据和数据支撑。     

未来气候变化情景下中国气候生长期演变

利用1971—2010年中国气温数据和区域协同降尺度试验东亚地区项目组RCP 4. 5和RCP 8. 5情景下未来气候预估数据,分析了5℃为界限温度表征的气候生长期演变规律。结果表明:(1) 1971—2010年,全国大部分地区气候生长期略有增加,生长期开始日期提前为主要特征;(2)在RCP 4. 5情景下,气候生长期开始日期的提前主要表现在华东和华中地区以及青藏高原地区,结束日期的推迟表现在青藏高原地区中部、南部和东部以及新疆的“三山地区”,推迟日数均在30 d以上;(3)在RCP 8. 5情景下,气候生长期开始日期受影响范围在RCP 4. 5情景的基础上有所增加,变化日数大幅增加,结束日期则是长江流域以北及青藏高原地区变化日数均较大,长江流域以北和青藏高原地区的气候生长期     

Modeling the impacts of climate change on China''s agriculture

1 Introduction Since recognition of the potential climate change [IPPC, 1990], efforts have been made to estimate the economic impacts of projected changes in climate on important sectors, such as agriculture, forestry and ecosystem, coastal zones and fisheries, water resource, and energy development. Although several sectors have been studied, none have received more attention than agriculture. Countrywide economic analysis has been completed for the United States[1-4], India[5] and Brazil…     

Changes in production potentials of rapeseed in the Yangtze River Basin of China under climate change: A multi-model ensemble approach

Rapeseed is one of the major oil crops in China and it is very sensitive to climate change. The Yangtze River Basin is the main rapeseed production area in China. Therefore, a better understanding of the impact of climate change on rapeseed production in the basin is of both scientific and practical importance to Chinese oil industry and food security. In this study, based on climate data from 5 General Circulation Models (GCMs) with 4 representative concentration pathways (RCPs) in 2011–2040 (2020s), 2041–2070 (2050s) and 2071–2100 (2080s), we assessed the changes in rapeseed production potential between the baseline climatology of 1981–2010 and the future climatology of the 2020s, 2050s, and 2080s, respectively. The key modelling tool – the AEZ model – was updated and validated based on the observation records of 10 representative sites in the basin. Our simulations revealed that: (1) the uncertainty of the impact of climate change on rapeseed production increases with time; (2) in the middle of this century (2050s), total rapeseed production would increase significantly; (3) the average production potential increase in the 2050s for the upper, middle and lower reaches of the Yangtze River Basin is 0.939, 1.639 and 0.339 million tons respectively; (4) areas showing most significant increases in production include southern Shaanxi, central and eastern Hubei, northern Hunan, central Anhui and eastern Jiangsu.     

Modeling the impacts of climate change on China’s agriculture

The impacts of climate change on China’s agriculture are measured based on Ricardian model. By using county-level cross-sectional data on agricultural net revenue, climate, and other economic and geographical data for 1275 agriculture-dominated counties in the period of 1985-1991, we find that both higher temperature and more precipitation will have overall positive impact on China’s agriculture. However, the impacts vary seasonally and regionally. Higher temperature in all seasons except spring increases agricultural net revenue while more precipitation is beneficial in winter but is harmful in summer. Applying the model to five climate scenarios in the 2020s and 2050s shows that the North, the Northeast, the Northwest, and the Qinghai-Tibet Plateau would always benefit from climate change while the South and the Southwest may be negatively affected. For the East and the Central China, most scenarios show that they may benefit from climate change. In conclusion, climate change would be beneficial to the whole China.     

中国综合气候变化风险区划

气候变化作用于自然环境与社会经济系统,产生一系列影响。随着未来社会经济发展,气候变化危险性与自然环境和社会经济承险体耦合形成有规律的风险时空格局。将此时空格局系统化表达即是综合气候变化风险区划,是适应气候变化的科学基础之一。本文基于RCP 8.5下的近中期（2021-2050年）气候情景,分析了中国未来气温和降水变化趋势与速率,评价了干旱、高温热浪以及洪涝等极端事件危险性,选取人口、经济、粮食生产和生态系统等承险体风险作为综合风险定量评估的指标。在系统性、主导因素以及空间连续性原则的指导下,提出中国综合气候变化风险区划三级区域系统方案,划分出8个气候变化敏感区、19个极端事件危险区和46个承险体综合风险区。结果发现：2021-2050年RCP 8.5情景下中国的气候变化高风险区主要包括：华北弱暖增雨敏感区,华北平原热浪危险区,人口经济粮食高风险区;华南—西南弱暖增雨敏感区,黔滇山地热浪危险区,生态经济粮食人口高风险区;华南沿海涝热危险区,生态粮食经济人口高风险区。中国综合气候变化风险区划涵盖了气候变化情景、极端事件发生、社会经济与生态系统的可能损失信息,可以为国家或地方应对气候变化及气候变化风险管理提供科技支撑。     

全球气候变化对贵州省径流模数的潜在影响

揭示全球气候变化对贵州省径流模数潜在影响可为该区优化配置水资源、确定水土保持治理的重点区域以及减少由降雨季节性分布不均引发旱涝灾害提供依据。该文以贵州省22个主要气象和水文站的降雨和径流等资料为基础,建立降雨和径流之间的统计关系。采用DELTA方法,根据HadCM3模型对A2情景(人口快速增长、经济发展缓慢)和B2情景(强调社会技术创新)下输出的不同时期的降雨量以及实测的贵州省降雨量和径流模数资料,推算出贵州省2006-2035年、2036-2065年和2066-2095年前后两个时期之间径流模数的增减量;研究结果为:A2和B2情景下未来3个时期径流模数逐渐增大,相对于基准期1961-1990年最大增幅分别达17.52%和10.58%。不同情景和不同时期径流模数变化的空间分布差异较大,A2情景下径流模数的变化比B2情景下更为剧烈。在贵州省石漠化严重的地区,当径流增加较多时,不仅需要考虑水资源的充分合理利用,还需兼顾防止水土流失的加剧。     

2015—2020年中国土地利用变化遥感制图及时空特征分析

持续地开展国家尺度土地利用/覆盖变化遥感监测对于新时代国土空间规划和“美丽中国”蓝图绘制具有重要的科学价值。本文采用Landsat 8 OLI、GF-2等卫星遥感数据,融合遥感大数据云计算和专家知识辅助人机交互解译方法,研发了中国土地利用变化（2015—2020年）和2020年土地利用现状矢量数据（CLUD 2020）,建立了完整的30 a（20世纪80年代末—2020年）每隔5 a的30 m分辨率中国土地利用动态数据库。基于CLUD 2020数据,从全国和区域两个尺度揭示了2015—2020年中国土地利用变化的总体规律、区域分异和主要特征。研究表明：将遥感大数据云计算生成的30 m分辨率植被覆盖变化和地表类型变化检测信息融入到人机交互遥感解译方法,可有效地提高大范围土地利用变化遥感制图的效率和变化图斑辨识的准确性;精度评价表明,CLUD 2020一级类型制图的综合精度达95%。总体上,全国范围内国土空间开发强度与2010—2015年比较进入相对稳定状态。期间全国耕地面积仍保持减少态势,空间分异特征为耕地南减北增,东北松嫩平原及其与三江平原交界区大规模的旱地向水田转移,西北新疆南部开垦和北部退耕/撂荒并存;全国城乡建设用地持续增加,空间分异特征表现为由以往的沿海地区和超大、大城市集聚转向中西部地区的大中小城镇周边蔓延为主。全国范围的林草自然生态用地面积持续减少,但强度与2010—2015年比较有所下降;受气候变化的持续影响,青藏高原地区的河流湖泊等水域面积显著增加。以上土地利用变化格局与“十三五”期间国家高质量发展、生态文明建设宏观战略和气候变化的影响密切相关。     

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。     

黄河上游夏季流量对气候变化的响应及未来趋势预估

本文从气候变化的角度出发, 研究黄河上游龙羊峡水库夏季流量与流域气候条件的响应关系及流量预估模型, 并根据区域气候模式输出数据降尺度生成的未来气候情景, 对未来龙羊峡夏季水库流量进行了预估。结果表明:近35 年来, 黄河上游夏季气温升高、蒸发增大, 降水略有减少;黄河上游龙羊峡水库平均入库流量呈递减趋势, 夏季流量对流域降水量、平均最高气温及最低气温的响应显著;未来两个时期(2020s、2030s)龙羊峡夏季流量均较基准期(1988-2010 年)减少, 但在不同气候变化情景下流量变化有所差异, 其中A2 情景下夏季平均流量分别减少23.9%(2020s)和19.8%(2030s), B2 情景下分别减少14.4%(2030s)和17.3%(2030s), 据此, 未来气候变化对黄河上游流域夏季流量的可能影响将弊大于利, 但仍具有较大不确定性。     

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。