Research Progress in Responses of Modern Terrestrial Plant Carbon Isotope Composition to Climate Change

Global climate change has been one of the most concerned environmental problems in the world since the 1980s. Since stable carbon composition (¹³C) in plant tissues can record abundant information on climate changes, it has been widely used as an important climate proxy in global change studies and becomes a powerful tool for obtaining paleoclimate information, understanding paleoenvironment reconstruction and modern climate change, and predicting future climate trends. However, a lot of potential uncertainties have always involved in the reconstruction of paleoclimate and paleoenvironment by carbon isotope of the past period sediment or fossils. Among them, the most dominant uncertainty is due to our poor understanding of the relations between carbon isotope ratios of plants and climatic factors and the climatic and environmental significance indicated by modern plant ¹³C. This may limit the application of plant ¹³C in the study of climatic and environmental changes. Based on the Summary of plant ¹³C fractionation and carbon isotope distribution of different photosynthetic plants, the effects of environmental factors, e.g., temperature, precipitation, atmospheric CO₂ concentration, and altitude on terrestrial plant ¹³C and their relationships were reviewed in this paper, and the response mechanism of plant ¹³C to climate changes were also analyzed. Furthermore, the current existing problems and the future prospects in carbon isotope study were discussed. It is pointed out that strengthening some studies such as the response of C₄ plants ¹³C to climate environmental parameters, the transformation relation of different scale plant ¹³C, intersection and permeation of related disciplines, and various proxies and scientific method, will undoubtedly make us have a more accurate understanding of the climate history and eventually broaden the development of the field during the process of global change study by plant carbon isotope techniques.     

秦岭中部山地落叶阔叶林超级垂直带的发现与意义

山地垂直带谱是气候和植被水平地带变化和更替的缩影,垂直带的带幅、带间过渡方式、带内结构和垂直带组合方式都表现出高度的异质性和复杂性。本文发现在中国南北过渡带中部太白山发育了世界上最宽的山地垂直带——山地落叶阔叶林垂直带。该垂直带从基带到典型垂直带再到先锋性垂直带皆为山地落叶阔叶林,3种本来可以独立存在的垂直带,连续分布形成了包含3个栎林亚带、2个桦林亚带的“三层五亚带”超级垂直带,远远超过正常情况下山地垂直带1000 m的阈值,且其上限达到了海拔2800 m。它的形成与秦岭所处的过渡性地理位置、秦岭中部垂直带谱的完整性、丰富的落叶木本植物种群及其形成的强大群落竞争优势等因素紧密相关。超级垂直带的发现有多方面的意义：它是中国南北过渡带又一重要的标志性自然地理特征;它表明山地垂直带在特殊的山地环境中可以具有非常复杂的内部结构和宽大带幅,这扩展了我们对山地垂直带谱结构及机理认识的广度,对于创建山地垂直带谱结构理论具有十分重要的意义;超级垂直带的发现,也说明中国南北过渡带还有很多科学内容有待我们去探索和发现,希望本文能起到抛砖引玉的作用,引起学界对超级垂直带形成的气候和生物多样性因素、地理过渡带的结构和生态效应等重大问题进行深入研究。     

农田近地表风沙流风程效应变化特征研究

风沙流的风程效应研究是定量获取风沙流沿程变化的核心和难点,风程效应是指输沙率随沙床表面或地块长度的增加而不断增大,而后趋于稳定的变化特征,饱和输沙率（f_max）和饱和路径长度（L_sat）是风程效应的重要参数。采用自动连续称重式集沙仪,以河北坝上地区康保县境内典型旱作农田为研究对象,观测了2017、2018年和2021年内4次典型风蚀事件,分析近地表5 cm高度风沙流的风程效应在5 min时间尺度下的变化特征。结果表明：（1） 近地表输沙通量随风程距离的增大而增大。（2） 4次风蚀事件中L_sat的变化范围在11~280 m之间,并存在明显差异,其变化与风速无关。（3） 近地表风沙流的f_max与风速（U）呈幂函数关系。（4） 风程效应的变化特征与地表可蚀性因子、地表微地貌变化有着紧密联系,未来应对不同的土壤类型和质地农田的风程效应进行深入研究。     

贵州省冬季人体舒适度对温湿环境的响应

在贵州冬季相对湿度大、风速小的气候背景下,综合考虑气温和相对湿度对人体舒适度的影响,计算并讨论了9个市州代表站人体舒适度指数IHC及其对温湿环境的响应,发现贵州省冬季低温、高湿对IHC指数具有负贡献,其中气温的高低对IHC指数影响尤为明显,并且在平均相对湿度越高的环境下,IHC指数对平均气温的变化就具有越高的敏感性,因此在贵州省西部和北部地区冬季由于平均气温较低、加之平均相对湿度较大,人体舒适感降低尤为明显。从回归方程出发,讨论贵州省冬季△IHC对△T=1σ或△RH=1σ变化的响应,发现平均气温是影响IHC指数变化的主要指标,而相对湿度作为辅助指标对IHC指数有着增大或减小的调节作用。通过分析IHC指数的稳定持续性,发现其能有效客观的表征出贵州省低温的持续性特征,并且能反映出在平均相对湿度较高的环境下,人体感觉的不舒适持续日数增加,即加大了人体的不舒适感。     

河北省主要气象灾害时空变化的统计分析

根据1984~2011年河北省气象灾害统计数据和河北省气候影响评价资料,分析了河北省气象灾害灾次和灾情的时空分布特征。研究表明:河北省主要的气象灾害有暴雨洪涝、旱灾、雹灾、风灾和雷灾等5类,5类气象灾害存在明显的时空分布特征。河北省暴雨洪涝主要集中在河北省西北部,灾次比最大值0.038;冰雹灾情主要集中在张家口、承德以及位于太行山东麓的保定西部地区,灾次比最大值为0.027;干旱灾情主要集中在邯郸以及沧州南部,灾次比最大值为0.036;大风灾情主要集中在河北中部,高值中心在唐山北部,灾次比最大值为0.030;雷电灾情主要集中在秦皇岛、张家口以及石家庄,灾次比最大值为0.034。河北省暴雨日数分布与暴雨洪涝灾情分布的不一致表明气象灾害灾情除与致灾因子有关外,还与承灾体脆弱性密切相关。     

兰州地区降水量正态分布特征

在对降水资料的分析过程中,要求资料的时间序列呈正态分布。利用兰州地区的兰州、皋兰、榆中和永登4个站点1960~2009年的降水量资料,采用"偏度—峰度系数+W检验"方法,基于SPSS软件,对兰州地区的年、季和月降水量正态特征进行分析。结果表明,兰州地区4个气象站的年降水量均呈正态性分布;兰州、皋兰和永登3站的夏、秋2季降水量为正态性分布,而榆中站只有秋季降水量为正态性分布,且秋季降水量的正态性最好,冬季最差;大多数月降水量不服从正态分布,但对降水序列进行平方根处理后,其正态性得到明显的改善。     

岷江上游流域环境脆弱性评价

以岷江上游流域TM遥感数据和地形数据为主要数据源,结合其他统计相关资料,尝试运用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)对复杂因素构成的脆弱性特征进行层次分解和重新构造,建立多目标要素的综合评价指标体系和模型。选取植被指数变化率、人口密度、地形起伏度、坡度及土壤类型5个要素作为评价指标因子,通过AHP确定各评价指标的权重,在Arc GIS平台下将各指标图层进行叠加分析,得出岷江上游区域环境脆弱性评价图,再根据环境脆弱性指数阈值分级,将研究区环境脆弱度分为5级。结果表明:岷江上游环境脆弱性表现较为强烈,自然因素和人文因素是造成该环境脆弱性的本质原因,该方法为岷江上游流域环境脆弱性模式和生态环境综合评价提供了一种定量分析的思路。     

CORS环境下GPS RTK测量时的坐标系统及相互转换

GPS定位技术已经被广泛地运用并发展成为一个真正的三维测量工具。GPS CORS系统是GPS的连续运行参考站,是在一个城市、一个地区、或一个国家范围内,根据要求按一定距离间隔,建立常年连续运行的若干个固定GNSS参考站,组成的网络系统。本文通过对GPSRTK测量中遇到的不同坐标系统的分析,阐明了不同坐标系统之间数据转换的本质。结合在生产中使用的GPSRTK设备,说明了WGS-84坐标系向地方坐标系转换的一般过程和注意事项;对GPSRTK测量中遇到的不同坐标系统,进行理论上和实践上的研究,达到了预期效果,掌握了中海达V8GNSS RTK接收机在GPSRTK测量中的使用问题。     

基于比例整体最小二乘的GPS高程拟合

针对GPS高程拟合过程中GPS基线观测量和水准高程观测量含有误差且残差中误差不相同的情况,在整体最小二乘(TLS)基础上引入比例因子λ来确定残差中误差的大小,即比例整体最小二乘(STLS)。实例计算表明,STLS比TLS和LS能够得到更好的估计参数,高程异常值拟合精度也相应提高。