青藏高原不同时段气候变化的研究综述

1 Introduction The annual mean world temperature increased by about 0.6℃ from the late 1800s to the 1980s (Wang, 1994). The global environmental change is marked with “global warming” and its possible effects on the ecosystem as well as the production …     

青藏高原湖泊变化遥感监测及其对气候变化的响应研究进展

青藏高原位于中国西南部、亚洲中部,平均海拔高程大于4000 m,面积约300万km²,是“世界屋脊”,与周边地区一起常被称为地球的“第三极”。青藏高原分布着约1200个面积大于1 km²的湖泊,占中国湖泊数量与面积的一半;同时也是黄河、长江、恒河、印度河等大河的源头,被称为“亚洲水塔”。近几十年来,在全球变暖的背景下,青藏高原升温更加突出,其能量与水循环发生了显著变化,气候趋于暖湿化,冰川加速消融,湖面水位上升。湖泊是气候变化的重要指标,青藏高原湖泊分布密集、人为活动影响较小,多源遥感数据的广泛应用,为监测高原湖泊变化提供了难得的契机。本文依托国家自然科学基金青年项目“基于多源遥感的青藏高原内流区湖泊水量变化及水体相态转换研究(2000-2009年)”,主要研究进展为：初步查明了西藏高原的湖泊数量、面积及水位变化与时空格局,以及湖泊水量变化与水量平衡;探讨了湖泊变化对气候变化的响应。目前对青藏高原湖泊的变化及驱动因素虽有一些认识,但其定量的水量平衡及驱动机制还有待于进一步研究。这对了解世界第三极、一带一路国家和地区水资源状况与变化、生态文明和生态安全屏障建设具有重要的意义,同时也可为第三极国家公园的建立提供重要的科学基础。     

青藏高原近40年来气候变化特征及湖泊环境响应

以青藏高原52个气象台站1971-2008年的逐月气温、降水资料为基础,采用因子分析、气候趋势分析、气候突变分析等方法,对高原内部不同区域的气候变化特征进行研究,并讨论了高原湖泊环境对气候变化的响应。结果表明,近40 a来,青藏高原各区域年平均气温整体持续上升,柴达木地区增温尤为显著,年平均气温增长率达0.49℃/10a;1987年和1998年各区域气温普遍由低向高突变,1998年以来增温尤为显著。年可利用降水的变化特征存在区域差异,柴达木地区、藏北南羌塘高原东部地区整体增湿。除藏东地区,青藏高原其它地区气候条件于20世纪末21世纪初由暖干向暖湿转变,受其影响,以青海湖、鄂陵湖、冬给措纳、兹格塘错为代表的高原大型湖泊表现出水位上升、湖水离子浓度减小的特征,反映了气候暖湿条件下湖泊水量的增加。     

青藏高原积雪对全球变暖的响应

根据６０个地面基本气象台站１９５７－１９９２年逐日雪深观测记录，用统计模式检验了青藏高原积雪变化趋势，证明近３６年来高原积雪变化呈普遍增加趋势，并且与北球冬季气温呈正相关，高原积雪的增加与北半球温带低地春季积雪面积自８０年代后期的减少形成了鲜明的对比，与两个大陆冰盖雪积累率的增加相一致。     

青藏高原不同时段气候变化的研究综述

综述了近年来通过冰芯、树轮、湖泊沉积等记录对青藏高原不同时段气候变化研究取得的成果．并特别着重于末次间冰期以来青藏高原的气候变化特征。在末次间冰期．青藏高原气候变化剧烈,降温迅速升温缓慢;末次冰期温度变化与格陵兰冰芯记录具有较好一致性,同时也具有高原的独特性;新仙女木事件发生时间与欧洲和格陵兰冰芯的记录基本一致;全新世总体比较温暖;近2000年来温度变化在波动中逐渐上升;近代温度有加速升高的趋势。总体上青藏高原各种尺度上的气候变化要早于我国其它地区．变化的幅度也较大。     

2000—2014年青藏高原植被净初级生产力时空变化及对气候变化的响应

青藏高原是全球气候变化最敏感的地区之一。计算青藏高原生态系统净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)对精确估算全球碳循环具有重要意义。基于CEVSA模型,利用M-K趋势检验法、Sen’s斜率估计法及Pearson相关系数法,分析了2000—2014年青藏高原生态系统的净初级生产力时空变化特征。结果表明:(1)青藏高原高寒生态系统净初级生产力在空间分布上表现出由东南向西北减小的趋势,在东部及东南部的森林区NPP在600～1 200 gC·m^-2·a^-1之间,中部草原和草甸区NPP在200～400 gC·m^-2·a^-1之间,西部和北部荒漠区,受水热条件的限制NPP很小,该趋势与水热分布趋势基本一致。(2)NPP年际变化与多年平均气温呈正相关,与降水量呈负相关。NPP与气温呈正相关的地区面积占研究区总面积的82.24%,与降水量呈负相关的地区面积占49.31%,表明气温是影响植被NPP空间分布的主要因子。(3)近15 a来,青藏高原NPP整体呈增加趋势,与气温趋势变化一致,...     

农业土壤固碳对缓解全球变暖的意义

大气CO₂浓度急剧升高引起的全球气候变暖是人们关注的环境问题之一。以美国和加拿大为代表的发达国家正在热衷于研究农业土壤作为大气CO₂的"汇"。文章评述了这一领域研究的现状,认为中国农业土壤固碳潜力较美加两国要大。加强农业土壤碳"汇"的研究不仅有助于恢复中国退化中的土壤肥力,同时也有助于在未来的温室效应气体控制谈判中保护中国发展中的工业。     

青藏高原湖泊沉积物对古气候环境变化的响应

随着全球变化研究的不断深入,青藏高原湖泊沉积物的研究得到很大发展。作为高分辨率古环境变化的“记录仪”,湖泊沉积物在重建晚第四纪全球环境变化中具有特殊的地位和意义。湖泊沉积物中储存的各种信息反映了矿物学、同位素地球化学、生物学、沉积学等方面对气候环境变化的响应。在古环境变化研究中,湖泊沉积物已经从定性化研究逐渐过渡到定量化研究。     

气候变化对青藏高原生态环境的影响评价

根据青藏高原16个气象观测台站有关气温和降水的多年数据,分析了近40年来青藏高原的气候变化特征。结果表明,近40年来青藏高原气候变化的总趋势是气温升高,降水量稍有增加。这种气候波动变化,对高原植被、冰雪水及土地沙化都有较大的影响。据预测到2100年青藏高原气温将上升2～3 6℃,降水量在高原中部和东部增加约0～300mm,而在西南部将减少0～500mm。气候的变化使植被群落发生明显的变化,分布界线向更高的海拔高度迁移。也使高原冰川退缩,但未来冰川不一定消失。     

1972-2012年青藏高原中南部内陆湖泊的水位变化

青藏高原的湖泊水位变化能够清晰的记录湖泊波动,分析近几十年来气候变暖背景下青藏高原典型湖泊水位的动态变化,对理解全球变化的区域响应特征和规律有重要意义。本文利用多源遥感数据,获取1972-2012年青藏高原南部地区5个典型湖泊的面积与水位序列,并分析了40年来湖泊水位的变化特征。研究结果表明,1972-2012年,普莫雍错,塔若错,扎日南木错水位呈上升趋势,分别上升了0.89 m、0.70 m、0.40 m;同期,佩枯错与玛旁雍错的水位呈下降趋势,分别下降了1.70 m、0.70 m。总体来看,五个湖泊在1990s-2012年的变化比1970s-1990s的变化更剧烈,从空间变化看,处于青藏高原边缘地带的佩枯错与玛旁雍错发生的变化呈现一致性,而位于中部地带的塔若错与扎日南木错的变化也呈现一致性。     

青藏高原东缘红原地区三种不同草甸土壤活性碳特征

采用野外调查和室内分析结合的方法研究了青藏高原东部高寒草甸土壤活性碳含量特征,结果表明,在选取的浅丘山地灌丛、浅丘山地草甸、以及丘前阶地草甸三块样地中,活性碳沿土壤剖面整体呈下降趋势,中间有不同程度的波动.浅丘山地草甸土壤活性碳含量变化于8.19～17.41 mg,/g,浅丘山地灌丛变化于8.66～17.62mg/,g,丘前阶地草甸变化于9.63～17.68 me/g,浅丘山地草甸变化幅度为52.96%>浅丘山地灌丛(50.85%)>丘前阶地草甸(45.53%),三者间差异不显著.有机碳活度最大值都不是出现在最表层,浅丘山地草甸最高值为,0.395,出现在10～15 cm;浅丘山地灌丛和丘前阶地草甸最高值分别为0.407和0.435,出现在25～30 cm.     

青藏高原主要生态系统净初级生产力的估算

利用青藏高原贡嘎山、海北、五道梁、拉萨等4个野外台站2000~2002年的观测数据、陆地生态系统模型与2001年MODIS遥感数据相结合的方法来估算青藏高原区域的净初级生产力。结果表明:青藏高原区域的净初级生产力空间分布趋势表现出由东南向西北逐渐递减的梯度,该趋势也与水热梯度表现基本一致;整个青藏高原的净初级生产力为302.44×1012 gC yr-1,其中森林的净初级生产力最高,120.11×1012 gC yr-1,占整个高原净初级生产力的39.7%;全年中夏季(6~8月) 的净初级生产力最高,246.7×1012 gC yr-1,约占全年总净初级生产力的80%。用实测数据验证模拟结果表明,二者非常相符。     

青藏高原北部湖泊沉积物中基于不同碳源可培养细菌多样性

自然环境溶解有机碳（DOC）的组成影响着微生物群落结构,不同微生物类群对有机碳源类型的利用表现出差异。然而,纯菌株的碳源利用选择性及其和盐度的关系却仍不是很清楚。本文采用单碳源纯培养技术、聚合酶链式反应（PCR,Polymerase Chain Reaction）和相关统计方法,研究了青藏高原北部六个湖泊（洱海、青海湖、托素湖、尕海1、尕海2、小柴旦湖）沉积物中的基于不同碳源可培养细菌多样性及其与盐度的响应关系。采用七种不同类型的单碳源（甲酸钠、乙酸钠、丙酮酸钠、乳酸钠、葡萄糖、纤维素、混合氨基酸）进行培养筛选。本文共获得10个细菌分类属,它们分属于假单胞菌属（Pseudomonas）、气单胞菌属（Aeromonas）、希瓦氏菌属（Shewanella）、脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、动性球菌属（Planococcus）、盐单胞菌属（Halomonas）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、弧菌属（Vibrio）、交替假单胞菌属（Pseudoalteromonas）和芽孢杆菌属（Bacillus）。其中,盐单胞菌属菌株可利用本研究使用的所有碳源类型,说明这类细菌具有广泛碳代谢途径,并潜在地参与了青藏高原北部湖泊碳循环过程。所得的纯菌株利用不同碳链长度的碳源具有选择性,即随着盐度增高,某些菌株更偏向利用结构更加复杂的碳源。总之,盐度不仅影响着纯培养细菌群落多样性,而且还影响着细菌对碳源类型的选择。     

基于MODIS的青藏高原湖泊透明度遥感反演

湖泊透明度是湖泊水体性质的一个重要参数,是湖泊浮游生物和进入湖泊的有机和无机颗粒溶解程度的综合反映,对湖泊生态环境研究具有重要的科学及实践意义。遥感影像是获取面积广、时间长的湖泊透明度的重要手段,但由于实测数据缺乏,目前对青藏高原地区湖泊透明度的遥感反演研究相对不足。本文基于青藏高原地区24个湖泊实测透明度SD(Secchi Depth)值和相应的MODIS遥感影像,建立了该地区湖泊水体透明度SD值MODIS遥感反演模型。结果表明：基于MODIS绿色波段B4的单波段幂函数模型在该地区反演效果最好,精度较高(R2=0.91, N=24),并具有较好的稳定性。以当惹雍错为例,选用该模型反演得到湖泊透明度的时间变化序列,发现该湖存在明显的季节波动和较为明显的年际变化。初步分析得出,降水/融水季节的湖泊透明度与湖泊所在流域的降水率具有密切的关系。本文结果表明,利用遥感手段能够有效地开展青藏高原地区湖泊透明度的反演,可为进一步深入研究该地区湖泊透明度及其影响要素奠定基础。     

青藏高原北部湖泊沉积物中基于不同碳源可培养细菌多样性

前人研究显示微生物群落对有机碳源的利用具有选择性,但是纯菌株对碳源利用的选择性却不甚明了。此外,在盐湖环境中微生物出于能量的考虑可能选择性利用有机碳源以抵抗盐度渗透压。因此,盐度可能间接地影响微生物对有机碳源的利用。然而,目前类似的相关研究较少。采用单碳源纯培养技术、16S rRNA基因序列分析和相关统计方法,研究了青藏高原北部6个湖泊(洱海、青海湖、托素湖、尕海1、尕海2、小柴旦湖)沉积物中基于不同碳源可培养细菌多样性及其与盐度的响应关系。采用7种不同类型的单碳源(甲酸钠、乙酸钠、丙酮酸钠、乳酸钠、葡萄糖、纤维素、混合氨基酸)进行培养筛选。共获得10个细菌分类属的75株纯培养菌株,它们分属于γ-变形菌纲的气单胞菌属(Aeromonas)、盐单胞菌属(Halomonas)、希瓦氏菌属(Shewanella)、假单胞菌属(Pseudomonas)、假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas)、弧菌属(Vibrio),β-变形菌纲的脱氯单胞菌属(Dechloromonas)以及芽孢杆菌纲的芽孢杆菌属(Bacillus)、微小杆菌属(Exiguobacterium)和游动球菌属(Planococcus)。其中,盐单胞菌属菌株可利用研究中使用的所有碳源类型,说明这类细菌具有广泛碳代谢途径,可能潜在参与了青藏高原北部湖泊碳循环过程。研究发现所得纯菌株对不同碳链长度碳源的利用具有选择性,即随着盐度增高,某些菌株偏向利用结构更加复杂的碳源。总之,盐度不仅影响着纯培养细菌群落多样性,而且还影响着细菌对碳源类型的选择。     

青藏高原气候变化对气候带的影响

已经发生和未来的全球气候变化对将自然界和人类社会产生一系列的影响，特别是全球气候要素的地导致气候带的变动，进而导致自然带（区）的变动并影响人类的生产、生活。在青藏高原20世纪50年代到90年代气温变化分析的基础上，讨论了40年来积温等气候带指标值的变化特征，并依据对未来气候情景的假设，指出未来全球气候变化背景下，青藏高原气候带的可能变动。     

城市化及湖泊湿地修复对银川市气候影响初探

利用银川市国家基准气象站及受人类活动影响较少的麻黄山气象站1961—2015年气温、降水及相对湿度资料,对比分析了城市化及湖泊湿地修复对银川市城市气候演变的影响。结果表明：随着银川市城市化规模的不断扩大,整个城市的暖干化程度日趋严重,城市周边湖泊湿地的修复和重建对银川市大范围气候的调节作用明显弱于城市化的影响。具体表现为：自1961年以来,银川站年平均气温上升速率为0.46 ℃·(10 a) ^-1,比麻黄山站快0.16 ℃·(10 a)^-1,银川市城市化使城市内年平均气温较对比站麻黄山站升高1.1 ℃,特别是2001—2015年上升了0.8 ℃,2011—2015年上升了0.5 ℃,其中冬季上升快,夏季相对稳定,气温年较差减小;从1975年以来,银川市年平均空气相对湿度下降了11.2 %。     

近三十年青藏高原内流区湖泊岸线形态的时空演变

湖泊岸线形态是描述和定量表达湖泊空间分布特征的重要维度。近年来,受气候暖湿化影响,青藏高原内流区湖泊总体呈现快速扩张趋势,湖泊的动态变化不仅体现在面积、水位、水量等水文参数上,还引起湖泊形态的显著变化。基于多期湖泊分布数据,结合分形和景观生态学理论,构建了湖泊岸线形态特征量化的指标体系,对1990年以来,青藏高原内流区湖泊岸线形态的时空变化特征及其影响因素进行定量分析。结果表明：① 近三十年来青藏高原内流区湖泊的分形维数和岸线发育系数总体呈上升趋势,湖泊的近圆率在此期间呈下降趋势,湖泊长宽比指数则无明显变化。② 青藏高原内流区湖泊岸线形态的总体演变特征受到地质构造的控制,体现出一定空间自相关性,断陷湖区的湖泊岸线形态及其变化要明显复杂于坳陷湖区。区域湖泊岸线的变化幅度大致从东北向西南递减,变化幅度在可可西里地区、羌塘高原中部以及羌塘高原东南部3个区域存在空间自相关性。③ 湖泊岸线形态的变化受岸线周边的地形影响,湖滨地形落差较大的区域,湖泊岸线相对稳定,变化速度较慢。岸线指数的变化量与岸线周边1 km缓冲区内的平均高差存在幂函数关系。④ 该区域湖泊岸线形态的变化和湖泊面积的变化幅度也存在一定相关性,当湖泊处于扩张阶段时,湖泊的分形维数和岸线发育系数总体呈现增加趋势,反之减少。本研究揭示了气候暖湿化背景下青藏高原内流区湖泊岸线形态的变化格局与影响特征,讨论了湖泊岸线形态及其变化格局与湖区的地质构造,气候与水文等多个要素间的关系,丰富了湖泊动态变化研究的视角与方法,为深入理解青藏高原湖泊对气候变化的响应特征,监测湖泊变化对湖盆地貌、水系连通度以及湖滨带生态环境等影响提供了科学参考。     

青藏高原腹地湖泊沉积对第四纪晚期古季风变化的响应

通过对青藏高原腹地的综合科学考察和对中心钻孔岩芯剖面的最新研究,用层序地层学与年代地层学和气候地层学相结合的方法,分辨出可可西里地区湖泊沉积记录(孔深7.25 m)的第四纪晚期距今3万余年以来的古气候变化,沉积物磁化率等因子综合表征的高原古季风变化是波动发展的,发生在仙女木期地质环境事件中的季风活动具有强烈暴发的特点,是高原季风发展中的突变事件,而且地表热点效应对其起到了激发作用。综合分析的研究成果表明,它的变化频谱与激变因子及其运行机制是伴随着青藏高原地质效应的演变而发展的,为研究第四纪冰消期以来的气候变化提供了新的信息。     

青藏高原高寒草原土壤活性有机碳的分布特征

利用36个样点数据,分析了青藏高原高寒草原土壤活性有机碳(SAOC)分布特征.结果表明:(1)在水平方向上,SAOC含量呈现出东南高、西北低的总体态势和斑块状交错分布的格局,高值区主要集中在藏北高原腹地和喜马拉雅北麓湖盆区,不同草地型和自然地带SAOC含量差异显著;(2)在垂直方向上,不同草地型和自然地带0～40cm剖面SAOC含量分布状况,均可分为由高到低型、由低到高型和低-高-低型3个类型,表土层(0～10cm)与底土层(30～40cm)SAOC含量差异显著;(3)基于回归模型的标准系数法,分析了气候因子对高寒草原SAOC含量的影响程度,指出降水对高寒草原SAOC含量的贡献大于气温.