天山山区草地变化与气候要素的时滞效应分析

通过选取新疆天山山区作为研究区,分析该地区气候参数(降水、温度、光照)对草地季节变化影响的滞后性特征.利用研究区内各气象站点的气温、降水和日照时数的逐句数据、SPOTVGT时序数据和土地利用覆盖数据,运用时滞相关分析和GIS空间分析方法.根据13个滞后期(0～12旬)和13个时间尺度(1～13旬)分析了植被NDVI与同...     

中国陆地净初级生产力的季节变化研究

了解不同季节陆地净初级生产力(NPP)的变化及与气候的相互关系以及在不同地类的差异对深刻理解我国陆地生态系统对全球气候变化的响应和陆地碳循环研究具有重要意义。本文使用1981～2000年间GLO-PEM模型模拟的我国陆地NPP数据和同期气温、降水以及土地利用数据, 研究不同季节我国陆地植被NPP的变化。结果表明,在1981～2000年期间,四个季节的NPP都呈显著增加趋势,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节。耕地在春、夏和秋季NPP增长和增长率最高,林地冬季NPP增长最多而水域冬季NPP增长率最高。夏季NPP增长最高的区域分布于我国东部的多数地区、内蒙古东部、四川盆地、贵州东部、藏南和新疆西部;夏季NPP降低最多的区域分布于在呼伦贝尔高原、鄂尔多斯高原、黄土高原、青藏高原东部和新疆西北部。     

黄河流域植被净初级生产力时空特征及自然驱动因子

植被净初级生产力（NPP）是陆地生态系统的关键指标,是地表碳循环的重要组成部分,能够用来较客观地评价生态系统变化及其可持续性。利用MOD17A3HGF数据、土地利用数据、气象数据、地形数据,应用变化趋势分析、相关性分析及地理探测器模型等方法,探讨了2000—2019年黄河流域NPP（以C计量）时空格局及演变特征,并对影响NPP的自然因子进行量化研究。结果表明：（1）2000—2019年黄河流域植被NPP整体呈极显著上升趋势（）。流域平均年NPP为281.39 g·m^-2,变化范围为270—347 g·m^-2,增速为5.75 g·m^-2·a^-1。流域NPP显著增加的区域占整个流域面积的99.53%,空间分布呈西北低东南高的趋势。（2）不同土地利用类型的植被NPP年平均值差异较大,林地是对该区域植被NPP贡献最大的土地利用类型。（3）NPP与海拔之间存在一定相关性,NPP与气温、降水显著正相关的区域分别占总面积的23.20%和44.17%,自然驱动因子中海拔、气温及降水对植被NPP的驱动作用差异明显,降水>气温>海拔,各因子之间的交互作用均为双因子增强。     

1990~2000年中国土壤碳氮蓄积量与土地利用变化

基于2473个土壤剖面资料和1980年代末~1990年代末陆地卫星TM影像分析中国1990~2000年林地、草地、耕地之间的土地利用变化对土壤碳氮蓄积量的影响。IPCC建议的国家温室气体清单方法计算表明从1990~2000年中国林地、草地、耕地土壤 (30 cm) 有机碳氮库分别损失了77.6±35.2 TgC (1Tg = 10⁶ t) 和5.6±2.6 TgN,年均损失约7.76 TgC/yr和0.56 TgN/yr,其中耕地土壤碳库分别增加了79.0±7.7 TgC 和9.0±0.7 TgN,草地土壤碳氮蓄积量分别损失了100.7±25.9 TgC和9.8±2.2 TgN,林地土壤碳氮蓄积量分别损失了55.9±17.0 TgC和4.9±1.1 TgN。同时根据中国6大行政区林地、耕地和草地之间的相互转换面积、土壤有机碳氮密度的变化率进行估算,表明土壤 (30 cm和100 cm) 有机碳氮蓄积量分别损失了53.7 TgC、5.1 TgN和99.5 TgC 、9.4 TgN。由于中国不同地区土地利用变化的空间格局差异显著,从而导致东北地区土壤碳氮蓄积量变化较大,而华东地区变化较小。     

基于3S的榆林市植被净初级生产力价值估算及其时空差异分析

基于榆林市遥感影像、12个站点的气象数据及DEM,采用植被NPP模型和能量固定法获取1987年、1999年和2002年榆林市植被NPP价值量空间分布,并参照野外实地调查和测定样点进行订正,分析其时空差异及原因。研究表明:1)全市1987年植被NPP总价值是45.5亿元,1999年降至31.7亿元,2002年增至53.8亿元。各年份风沙草滩区植被NPP价值量低于黄土丘陵沟壑区;在黄土丘陵沟壑区,坡度大的区域植被NPP价值量低于坡度小的区域。2)植被NPP的变化受降水量和辐射干燥度年际变化以及土地利用变化的共同影响,榆林市降水和辐射干燥度年际变化显著,故植被NPP年际波动大。3)植树造林有效提高了北部风沙草滩区的植被NPP总价值;退耕还林还草一定程度上限制了南部黄土丘陵沟壑区植被NPP总价值的增加,但其保土等生态意义重大。     

基于Biome-BGC模型的青藏高原五道梁地区NPP变化及情景模拟

以“气候变暖”为标志的全球气候变化对青藏高原生态系统产生强烈影响,利用参数本地化的生物地球化学模型（Biome-BGC）对五道梁地区草地生态系统进行模拟,研究了该区域1961~2015年净初级生产力（net primary productivity,NPP）的变化,并进行了情景模拟。结果表明:五道梁地区近55 a草地年均NPP为67.94 g/(m ²·a),呈显著上升趋势,主要是由生长季延长以及9月份生物量快速增长造成。在该地区,温度是草地NPP的主导因子,降水变化在40%以内对生产力影响不显著;温度和降水交互影响NPP,对单一影响有放大作用,暖湿条件下NPP对气候变化响应更加明显。     

近52年渭河流域气候变化对植被净第一性生产力的影响

利用渭河流域及其周边地区52个气象站1959-2010年的逐日气象资料,采用周广胜-张新时模型、Penman-Monteith模型、气候倾向率、相关分析和Spline插值等方法分析了近52年渭河流域气温、降水、湿润指数的时空变化特征及其对植被净第一性生产力(NPP)的影响,并对其未来变化趋势进行预测。结果表明：(1)在渭河流域,气温呈上升趋势（0.4 ℃/10a,p<0.001）,且北部快于南部,东部快于西部;降水呈减少趋势（-20.1 mm/10a,p>0.1）,且南部快于北部。(2)湿润指数总体下降,仅关中部分地区微弱变湿。(3)NPP高值区位于秦岭山区、关中部分地区;NPP总体下降,仅个别站点微弱上升。NPP下降速率南部大于北部,空间分布格局与同一时期降水量和湿润指数的变化较为一致。(4)NPP与降水量、相对湿度和湿润指数均呈显著正相关（p<0.01）,与潜在蒸散量、日照时数和气温负相关,温度对于NPP累积所起到的作用有限,水分是主要制约因素。(5)不同气候变化情景下对NPP的模拟表明,温度和降水同时上升的情况下,NPP增加15%以上;仅温度升高而降水不变时,NPP增加10%左右;温度上升而降水下降导致NPP不升反降,仅个别地区出现小幅上升。     

2000—2010年藏北申扎县植被NDVI时空变化与气候因子的关系

为揭示气候变化对申扎植被生态系统的影响,利用2000—2010年间的MODIS NDVI数据和对应的气候资料,研究了申扎县植被NDVI时空变化及其与气候因子的关系。结果表明,近10年来研究区生长季NDVI是减少趋势(p=0.069),其年均减少量和减少率分别为-0.0013和-0.55%/a。NDVI增加区域占申扎县总面积的32.78%,NDVI减少区域占总面积的67.22%。NDVI增加是高海拔的高山植被增加引起的,NDVI减少是高寒草原和高寒草甸的下降共同引起的。高寒草原比高寒草甸变化更敏感;温度升高导致的气候变暖变干可能是申扎县植被生长季NDVI减少的主要原因。     

不同土地-气候情景下三江源地区产水和水土流失评价（英文）

探讨三江源地区产水和土壤保持对整个青藏高原地区、黄河流域、长江流域及澜沧江流域的生态稳定和人类社会的可持续发展具有重要意义。以4期(2000年、2005年、2010年、2015年)土地利用现状数据、降水及气温日值数据集、1∶1000000中国土壤数据库为研究的数据源,结合居民点、道路、河流等矢量数据及人口、经济栅格数据集和CCSM4通用气候模式预测成果数据,以三江源地区为案例区,基于FLUS模型和降尺度校正方法设计4种土地利用发展情景和2种气候变化情景,应用InVEST模型对研究区域2030年不同情景下的产水和土壤侵蚀进行定量模拟。结果表明:(1)不同土地利用发展情景下,草地仍然是三江源地区的优势土地利用类型,面积占比始终大于67%。(2)RCP4.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量增加幅度分别超过7%和3.9%;RCP8.5气候情景下,年产水量和土壤侵蚀量的减少幅度分别超过3.3%和1.3%。(3)气候变化在产水量和土壤侵蚀量变化中起主导作用。气候变化对产水量变化的贡献率高达89.97%–98.00%,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在60.49%–95.64%之间;而土地利用类型变化对区域产水量变化的贡献率仅在2.00%–10.03%之间,对土壤侵蚀模数变化的贡献率在4.36%–39.91%之间。因此,三江源地区土地开发策略应综合考虑区域发展、退耕还林还草的投入及产生的生态效益等多方面问题。     

内蒙古草地NPP变化特征及其对气候变化敏感性的CENTURY模拟研究

气候变化及其对植被净初级生产力的影响是全球变化研究的核心内容之一。基于空间化的CENTURY生物过程模型,分析1981-2010年内蒙古草地净初级生产力（NPP）的时空演变规律及其对关键气候因子的敏感性特征。结果表明：近30年内蒙古草地大部分区域NPP呈下降态势但趋势并不显著,全区平均降速约为1.17 g C/m²·a;NPP年代际变化时空差异较大,1980s至1990s约69.65%的区域NPP下降,1990s至2000s NPP下降加剧,下降面积较前者扩大了17.50%;NPP对降水与温度的敏感性特征空间异质性较强,但总体上区域降水减少可能是近30年内蒙古草地NPP下降的主要因素,温度升高同样会导致草地NPP下降,但作用程度较小。     

Impacts of land use and climate change on regional net primary productivity

Combined with recent historical climate data and two periods of land use data sets from remote sensing data, we test the net primary productivity (NPP) data sets in North China modelled by the satellite data-driven Global Production Efficiency Model (GLO-PEM) for detecting the widespread spatial and temporal characteristics of the impacts of climate and land use change on the regional NPP. Our results show that over the past 20 years, the mean annual temperature in the study region has remarkably increased by more than 0.064 oC, but over the same period, there has been a 1.49 mm decrease in annual precipitation and decrease in NPP by an annual rate of 6.9 TgC. The NPP changes in the study region were greatly affected by the average temperature and precipitation by ten-day periods as well as the seasonal temperature and precipitation in the study region. The correlation between seasonal NPP and seasonal precipitation and temperature is highly consistent with land cover spatially, and the correlation coefficient changes with the changes of vegetation types. The analysis reveals that the related areas in land use change only take up 5.45% of the whole studied region, so the climate changes dominate the impacts on the NPP in the whole study region (90% of the total). However, land use plays an absolute dominative role in areas with land cover changes, accounting for 97% of the total. From 1981 to 2000, the NPP in the whole study region remarkably reduced due to obvious precipitation decrease and temperature rise. Between two periods of land use (about 10 years), the changes in climate are predicted to promote a decrease in NPP by 78 (±0.6) TgC, and integrated impacts of climate changes and land use to promote a decrease in NPP by 87(±0.8) TgC.     

土地利用和气候变化对区域净初级生产力影响

1IntroductionThe global change caused by the continuous increasing concentration of atmospheric greenhouse gases has threatened the existence of human beings, and the importance of carbon dioxide emissions as a major environmental issue of international concern has grown substantially in the world (IPCC, 2000). At the same time, the Kyoto Protocol, the first and only realistic plan for achieving a worldwide reduction in greenhouse gas emissions, has been passed. Since there are many uncertai…     

三江平原气温降水变化分析——以建三江垦区为例

气温及降水与人类生产生活密切联系,其变化必然会对生态系统和社会经济等产生重大影响。利用三江平原建三江垦区15个农场气象站1965～2002年气温和降水资料,运用气候趋势系数和一元回归分析法进行气候变化分析。结果表明:近40年来本区气温呈显著上升趋势,平均气温以0.50℃/10a幅度升高,不同季节平均气温均呈上升趋势,且冬季增幅最大,达0.82℃/10a。气温升高存在显著的区域差异,最大的增温中心位于南部边缘,气温倾向率大于0.60℃/10a。降水趋势性变化不显著,但仍呈弱减少趋势,年降水量倾向率为-1.90mm/10a,四季降水量以秋季减少最为显著。在此基础上进行气候突变分析,结果表明气温突变出现在1987年,降水突变出现在1980年和1997年,但降水突变不明显。研究三江平原建三江垦区的气候变化对于保障区域粮食安全具有重要的指导意义。     

柴达木盆地气温、降水突变与周期特征分析

利用柴达木盆地6个站1954—2003年逐月气温、降水量资料,分析其近50年来气温、降水突变和周期特征。结果表明,盆地年气温与夏、秋、冬季气温增加趋势超过0.01显著性水平临界值,春季气温增加和年较差减小趋势达到0.05显著性水平。降水序列中,只有年降水与夏季降水增加达到0.10显著性水平。盆地各气温序列均有突变发生,年气温在20世纪80年代前期发生极显著暖突变,秋、冬季气温突变较春、夏季显著,冬季气温突变时间较其他季节偏早,在各气温序列中年较差突变时间最早。年降水在1976年发生突变,四季降水中只有春、夏季有突变。周期分析显示,盆地年气温变化的主周期按强弱依次为12 a、7 a和3 a,年降水主周期则依次为9 a和4 a。     

新疆叶尔羌河流域温度与降水序列的小波分析

利用1961—2006年叶尔羌河流域7个气象站点的气温和降水系列资料,采用Morlet小波函数,分析了不同时间尺度下气温和降水序列变化的周期和突变点,确定了各序列中存在的主周期。结果表明：该流域暖湿化趋势比较明显,气温和降水的变化趋势与西北地区和新疆区的气候变化基本一致;小尺度的变化嵌套在较大尺度的复杂背景之中,不同时间尺度下突变的年份有所差异。     

近60年昆明市气候变化特征分析

利用线性倾向率、Mann-Kendall非参数检验、滑动T检验(MTT法)和小波分析等数理统计分析方法,分析昆明市近60 a气候变化趋势和气候突变特征。结果显示:近60 a昆明市气候变化呈气温升高、降水量略微减少的暖干化趋势;气温上升率0.24℃/10 a,降水量下降率3.89 mm/10 a;干季增温强于雨季,而雨季降雨量下降趋势明显;2001~2010年是近60 a来昆明气温最高、降水量最少的10 a;昆明市气温变化包含5~10、10~15 a左右周期,其降水量变化有10~15 a左右的周期变化特征。     

过去300年大兴安岭北部气候变化特征（英文）

The Greater Khingan Mountains(Daxinganling) are China's important ecological protective screen and also the region most sensitive to climate changes. To gain an in-depth understanding and reveal the climate change characteristic in this high-latitude, cold and data-insufficient region is of great importance to maintaining ecological safety and corresponding to global climate changes. In this article, the annual average temperature, precipitation and sunshine duration series were firstly constructed using tree-ring data and the meteorological observation data. Then, using the climate tendency rate method, moving-t-testing method, Yamamoto method and wavelet analysis method, we have investigated the climate changes in the region during the past 307 years. Results indicate that, since 1707, the annual average temperature increased significantly, the precipitation increased slightly and the sunshine duration decreased, with the tendency rates of 0.06℃/10 a, 0.79 mm/10 a and –5.15 h/10 a, respectively(P≤0.01). Since the 21 st century, the period with the greatest increase of the annual average temperature(also with the greatest increase of precipitation) corresponds to the period with greatest decrease of sunshine duration. Three sudden changes of the annual average temperature and sunshine duration occurred in this period while two sudden changes of precipitation occurred. The strong sudden-change years of precipitation and sunshine duration are basically consistent with the sudden-change years of annual average temperature, suggesting that in the mid-1860 s, the climatic sudden change or transition really existed in this region. In the time domain, the climatic series of this region exhibit obvious local variation characteristics. The annual average temperature and sunshine duration exhibit the periodic variations of 25 years while the precipitation exhibits a periodic variation of 20 years. Based on these periodic characteristics, one can infer that in the period from 2013 to 2030, the temperature will be at a high-temperature stage, the precipitation will be at an abundant-precipitation stage and the sunshine duration will be at an less-sunshine stage. In terms of spatial distribution, the leading distribution type of the annual average temperature in this region shows integrity, i.e., it is easily higher or lower in the whole region; and the second distribution type is more(or less) in the southwest parts and less(or more) in the northeast parts. Precipitation and sunshine duration exhibit complex spatial distribution and include fourspatial distribution types. The present study can provide scientific basis for the security investigation of homeland, ecological and water resources as well as economic development programming in China's northern borders.     

近20 a中亚净初级生产力与实际蒸散发特征分析

中亚碳、水循环在气候变异和人为活动的影响下呈现新的时空特征。但由于观测数据稀缺,生态过程特殊,植被、土壤空间异质性强,中亚植被净初级生产力(NPP)、实际蒸散发(AET)的时空特征相关信息相对不足,且时效性不高。利用全球尺度的NPP、AET、土地覆被数据,气象站点与区域气候数据分析近20 a中亚地区NPP和AET的时空特征。结果表明：与1990年相比,2000年中亚地区农田NPP增幅小于自然植被,植被总固碳量增加了254.65 Tg C;近20 a中亚地区实际总蒸散量先增后降,农田对中亚水资源散失的贡献减小,自然植被的贡献增大,自然植被与农田面积变化决定中亚总蒸散量动态;北部农田区、东部山区及山前绿洲为NPP和AET的高值区,中西部荒漠为低值区。     

Toward sustainable desertification reversion: A case study in Horqin Sandy Land of northern China

Desertification reversion is an interactive process involving climate, land use change, and water processes. In order to reveal the relationship between desertification reversion and these factors, we analyzed historical data on precipitation, air temperature, desertified land changes, underground water tables, and water body changes in Naiman County in the central part of Horqin Sandy Land. Our analysis showed that during 1961-2010 the annual precipitation fluctuated dramatically and has decreased fairly consistently in recent years. The air temperature increased by 0.50-1.25 °C, and the minimum temperature increased more obviously. The desertified land area increased from 42,300 km2 in 1959 to 62,000 km2 in 1985, and then declined to about 50,000 km2 in 2010. The underground water tables have been lowered by about 10 m in the past 30 years, and declined more rapidly in recent years. Desertified land is significantly related to the amount of total cropland, and underground water tables are significantly correlated with annual precipitation and the amount of irrigated cropland. Therefore, it is necessary to pursue sustainable desertification reversion without compromising the capacity for local development and restoration of degraded land, through application of appropriate management measures for improving water availability in this region.