结构—功能—生境框架下的西南喀斯特生态系统脆弱性研究进展

特殊的地质背景与生态环境叠加强烈的人类活动,导致中国西南喀斯特地区生态系统呈现显著的脆弱性特征。从生态系统敏感性和适应性角度出发,喀斯特生态系统结构、功能和生境对外界扰动响应的脆弱性特征研究已取得一定进展,尤其是借助物种多样性、生态系统生产力、土壤水分/养分等指标揭示了喀斯特生态系统对土地利用/覆被变化、石漠化等过程的敏感性等方面,但综合野外试验、数值模拟、数理统计等手段的生态系统敏感性定量化研究仍较薄弱。在生态系统适应性方面,虽然具有喜钙、耐旱以及石生等特性的植物种群通过形态结构和生理功能的自我调节能够呈现出对岩溶环境的适应性,但喀斯特生态系统对人类干扰和气候变化等环境胁迫响应的适应机制仍缺乏长期的生物及理化过程研究。今后,应针对生态系统结构、功能、生境间的正反馈机制,增强系统组分的耦合分析,加强喀斯特生态系统脆弱性驱动机制研究与定量评估,突出系统脆弱性在石漠化遏制和生态恢复重建中的关键地位。     

“一带一路”区域气候变化事实、影响及可能风险

“一带一路”区域国家经济、政治发展极不平衡,随着全球气候变暖,区域内的自然环境、气候资源、水资源等都将面临着显著而复杂的变化,并且干旱、洪涝等多种气候灾害是“一带一路”区域可持续发展和重大基础设施建设面临的重大威胁之一。目前,“一带一路”倡议已经进入实质性建设阶段,沿线地区的气候变化及其灾害风险关乎“一带一路”倡议能否顺利实施及亚投行的投资安全。在此背景下,2016—2018年中国科学院地球科学学部实施了“‘一带一路’区域气候变化问题”咨询评议项目,项目针对该区域气候变化的事实、未来变化预估、气候变化的可能影响以及带来的潜在风险等问题进行了系统的调研,并开展了若干分析和研究。经过两年的努力,项目组完成了有关进展报告四份,包括一份总报告和三份分报告。本文扼要地概括和介绍了项目取得的主要成果。     

《中国人口地图集》

中国科学院地理研究所与国务院人口普查办公室合作完成的《中国人口地图集》于1987年8月完成,并荣获1988年中国科学院科技进步一等奖。 《中国人口地图集》使用我国1953、1964和1982年三次人口普查数据,历史人口文献和近年来台湾、香港人口普查资料,经全面系统的分析处理编制的一部国家级大型科学参考地图集,是我国第一部全面系统反映     

生态地理区域界线划分的指标体系

生态地理区域界线由一系列反映生态地理区域特征的指标为依据 ,通过其空间差异落实到具体的空间位置上。客观地认识和划定生态地理区域界线是揭示生态环境时空有序性的重要途径 ,是地域系统研究的基础。生态地理区域界线是两个相邻的、彼此不同的生态地理区质上转变的线或带 ,反映同一等级内划分出来的内部相对一致性与外部的差异性。界线代表有一定宽度的带 ,而且可能随着时间而迁移变化 ,等级越低界线越明显 ,等级越高界线越宽。在生态地理区域划分中 ,先选择人力不能大规模改变的几个主要因素 :温度指标 ,主要指标是日平均气温≥ 1 0℃的天数和积温 ,最冷月平均气温 ,最暖月平均气温等 ;水分指标 ,干湿指数 ,目前比较普遍采用的是年干燥度 ,它可以近似地表征某一地方的干湿程度 ;年降水量的资料通常比较可靠 ,但潜在蒸发的计算需要改进和提高。生态地理区域较高级单位的划分依据侧重考虑生物气候的差异 ,先注意水平地带性 ,由于气候台站的有限性 ,所划分出的界线往往用植被界线去修正 ;而垂直地带性则将潜在植被与气候联系起来 ,按照降水量、潜在蒸发率和生物温度来进行划分。如何处理级别与依据和指标之间的关系是另一个重要问题 ,在这个问题的处理上 ,国内外很不统一。     

“一带一路”陆域地理格局与环境变化风险

“一带一路”建设是中国在新时期推动国际合作共赢的倡议,旨在打造绿色、健康、智力、和平丝绸之路,保障“一带一路”沿线各国人民共同发展。系统分析“一带一路”沿线国家环境特征、演化趋势与未来风险格局,是“一带一路”建设的科学基础。应用遥感监测、统计资料,探究“一带一路”陆域气候、地形、土壤、水文、植被环境要素空间分布特征和时空差异;依据经典综合自然区划的方法论,将“一带一路”陆域划分为中东欧寒冷湿润区、蒙俄寒冷干旱区、中亚西亚干旱区、东南亚温暖湿润区、巴基斯坦干旱区、孟印缅温暖湿润区、中国东部季风区、中国西北干旱区和青藏高原区等9个区域。结合模型模拟、情景预估等技术手段,将自然灾害损失评估方法论用于预估未来30年高温热浪、干旱和洪涝等突发性极端事件的灾害风险,以趋势—基线对比方法预估宏观生态系统、粮食生产等渐变事件的风险。结果显示,亚欧大陆西部将是暖干趋势;青藏高原两侧区域高温热浪高风险;中东欧寒冷湿润区东部干旱高风险;孟印缅温暖湿润区和中国东部季风区洪涝高风险;荒漠边缘区域为生态脆弱高风险区;中低纬区域为粮食减产高风险区。     

基于SWAT模型模拟乌江三岔河生态系统产流服务及其空间变异

产流是生态系统水源涵养服务的重要内容,也是保水固土等服务的关键驱动。脆弱的喀斯特生态系统叠加人类活动的影响引起生态退化,在此背景下亟需深刻理解喀斯特地区产流服务空间格局及其影响因子。选择典型的喀斯特峰丛洼地流域,基于率定校准的SWAT水文模型,对喀斯特流域产流服务（包括地表、地下以及总径流量）进行模拟,并结合空间梯度分析和局部回归模型,剖析不同服务变量的空间变异特征。结果表明：研究区产流量空间分异规律明显,总径流系数约为70.0%;地表径流整体处于较低水平,地下径流量丰富（约为地表径流量的2~3倍）。地形因子对喀斯特流域产流服务具有宏观控制作用,随海拔和坡度升高,总径流量、地下径流量显著增加;植被分布特征对地表径流有重要影响,在上游林地和下游园地分布区存在空间差异,在植被因素的影响下随坡度的增加呈现转折性的变化趋势。此外,空间叠加分析表明林地总径流及地下径流最大：一方面是由于森林生态系统更强的土壤水分涵养能力以及水分快速入渗的地质背景特征;另一方面反映了地表覆盖与地形特征的复合效应,即林地大多分布在相对海拔和坡度较大之处。本文有助于推进喀斯特生态系统服务研究领域的发展与创新,并为生态恢复建设提供科技支撑。     

1971-2000年青藏高原气候变化趋势

Trends of annual and monthly temperature, precipitation, potential evapotranspi- ration and aridity index were analyzed to understand climate change during the period 1971–2000 over the Tibetan Plateau which is one of the most special regions sensitive to global climate change. FAO56–Penmen–Monteith model was modified to calculate potential evapotranspiration which integrated many climatic elements including maximum and mini- mum temperatures, solar radiation, relative humidity and wind speed. Results indicate gen- erally warming trends of the annual averaged and monthly temperatures, increasing trends of precipitation except in April and September, decreasing trends of annual and monthly poten- tial evapotranspiration, and increasing aridity index except in September. It is not the isolated climatic elements that are important to moisture conditions, but their integrated and simulta- neous effect. Moreover, potential evapotranspiration often changes the effect of precipitation on moisture conditions. The climate trends suggest an important warm and humid tendency averaged over the southern plateau in annual period and in August. Moisture conditions would probably get drier at large area in the headwater region of the three rivers in annual average and months from April to November, and the northeast of the plateau from July to September. Complicated climatic trends over the Tibetan Plateau reveal that climatic factors have nonlinear relationships, and resulte in much uncertainty together with the scarcity of observation data. The results would enhance our understanding of the potential impact of climate change on environment in the Tibetan Plateau. Further research of the sensitivity and attribution of climate change to moisture conditions on the plateau is necessary.     

气候变化国家评估报告(Ⅱ):气候变化的影响与适应

Significant and various impacts of climate change have been observed in China, showing both positive and adverse effects, dominantly the latter, in different sectors and regions. It is very likely that future climate change would cause significant adverse impacts on the ecosystems, agriculture, water resources, and coastal zones in China. Adoption of adaptive measures to climate change can alleviate the adverse impact, therefore such measures should be incorporated into the medium-and long-term national economic and social development plans. Because China has done relatively limited research on impact assessment and our understanding of climate change is incomplete, the current impact assessment methodologies used and results obtained contain many uncertainties. To reduce the uncertainties and develop effective and practical climate change adaptive measures in China, it is necessary to emphasize regional case studies on adaptive measures, enlarge the scope of climate change research, and strengthen the assessment of the impacts resulted from extreme weather/climate events.     

"气候变化与水"技术报告开始撰写

在酝酿IPCC第四次科学评估报告的初始阶段，曾提出在3个工作组的报告基本完成时，组织一些主要作者撰写一份有关“气候变化与水”的技术报告。于是在第四次科学评估报告接近尾声之际，IPCC以第二工作组的有关主要作者为主体（其中有3位专家担任召集人），第一和第三工作组的少量主要作者参加，组成了一个大约30人的“气候变化与水”技术报告主要作者写作班子，在IPCC3个工作组第四次科学评估报告的基础上，撰写这篇技术报告。这些主要作者中发达国家17人、发展中国家9人、经济转型国家1人；主要作者的国家所在地理分布大致平衡，其中欧洲10人、美洲6人、亚洲5人（中国作者2人，其中一位是召集人）、非洲4人、大洋洲2人。     

气候变化影响的最新认知

政府间气候变化专门委员会（IPCC）第二工作组于2007年4月6日正式发布了第四次评估报告,该报告客观、全面而审慎地评估了气候变化已有的和未来的可能影响。现有观测证据表明,人为增暖可能已对许多自然和生物系统产生了可辨别的影响,但由于适应以及非气候因子的作用,许多影响还难以辨别。21世纪中期,某些中纬度和热带干旱地区年平均河流径流量和可用水量会减少10%～30%;如果全球平均温度增幅超过1.5～2.5℃,目前所评估的20%～30%动植物物种可能面临灭绝的风险会增大;从全球角度看,局地平均温度增加1～3℃,预计粮食生产潜力会增加,但若超过这一范围,则会减少。兼顾适应和减缓的措施能够降低气候变化相关风险。