全球变化下中国南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所研究

选取第五次耦合模式比较计划(CMIP5)模式中较适宜于南海海表面温度(SST)模拟的加拿大地球系统模式(CanESM2),并获取其在IPCC RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5温室气体排放情景下模拟的2006-2100年南海SST数据。基于南海诸岛珊瑚礁和线性回归方法分析了RCPs情景下的珊瑚礁区夏季SST上升趋势,并基于热周指数(DHW, Degree Heating Weeks)及年白化时间指数分析了RCPs情景下的南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所,主要得出以下结论:①RCPs情景下,明显变暖的珊瑚礁海域均为南沙群岛;②年白化时间不晚于全球珊瑚礁平均年白化时间的珊瑚礁像元占南海诸岛总珊瑚礁像元的比例,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下分别为17%、29%和42%,均分布在南沙群岛;③RCPs情景下,较高纬度的西沙群岛、中沙群岛和南沙群岛北部为未来南海诸岛珊瑚礁热压力临时避难所。     

基于CMIP5模式的黑河流域潜在蒸散量预估

蒸散发是干旱内陆河流域水资源的主要耗散途径。预估黑河流域未来潜在蒸散量（ET₀）可为气候变化条件下流域水资源的优化管理提供基础数据支撑。使用1960—2014年黑河流域气象数据,采用FAO-56Penman-Monteith公式计算流域潜在蒸散量;基于同期NCEP（美国环境预报中心）再分析资料及2006—2100年CMIP5中CNRM-CM5模式的RCP4.5、RCP8.5路径预测数据,经统计降尺度模拟与偏差校正,预估了流域未来潜在蒸散量;通过旋转经验正交函数将流域各划分为3个子区,进行子区及全流域Mann-Kendall未来趋势分析。结果显示：（1）NCEP再分析资料与流域潜在蒸散量建立的逐步回归降尺度模型模拟效果好,经CNRM-CM5模式模拟及偏差校正,适宜于预估黑河流域未来潜在蒸散量。（2）预估RCP4.5路径流域2021—2050年、2071—2100年年均潜在蒸散量较1971—2000年分别增加3.49%、6.11%,RCP8.5路径分别增加4.64%、10.07%,RCP8.5路径增幅高于RCP4.5路径。（3）利用旋转经验正交函数可将两种路径流域未来蒸散量划分为3个子区,RCP4.5、RCP8.5路径黑河流域Ⅰ区潜在蒸散量各为不显著、显著的下降趋势,两种路径下Ⅱ区、Ⅲ区及全流域均为显著上升趋势。     

陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化及未来趋势预测

为了揭示陕北黄土高原红枣种植区水热资源变化特征,给当地红枣产业适应气候变化提供科学依据,利用陕北黄土高原红枣种植区8个气象站1971—2019年的气温、降水资料,及中等(RCP4.5)和高等(RCP8.5)排放气候情景下2021—2050年的气候变化预估数据,采用线性倾向估计、M-K检验、Morlet小波分析方法对气温...     

黄河源区多年冻土空间分布变化特征数值模拟

基于IPCC第五次评估报告预估的气温变化情景,采用数值模拟的方法对黄河源区典型冻土类型开展模拟,推算过去及预测未来黄河源区冻土分布空间变化过程和发展趋势。结果表明：1972-2012年源区多年冻土只有少部分发生退化,退化的冻土面积为833 km²,季节冻土主要集中在源区东南部的热曲谷地、小野马岭以及两湖流域南部的汤岔玛地带;RCP 2.6、RCP 6.0、RCP 8.5情景下,2050年多年冻土退化为季节冻土的面积差别不大,分别为2224 km²、2347 km²、2559 km²,占源区面积的7.5%、7.9%、8.6%;勒那曲、多曲、白马曲零星出现季节冻土,野牛沟、野马滩以及鄂陵湖东部的玛多四湖所在黄河低谷大片为季节冻土;2100年多年冻土退化为季节冻土的面积分别为5636 km²、9769 km²、15548 km²,占源区面积的19%、32.9%、52.3%;星宿海、尕玛勒滩、多格茸的多年冻土发生退化,低温冻土变为高温冻土,各类年平均地温出现了不同程度的升高。到2100年,RCP 2.6情景下源区多年冻土全部退化为季节冻土主要发生在目前年平均地温高于-0.15 oC的区域,而-0.15~-0.44 oC的区域部分发生退化;RCP 6.0、RCP 8.5情景下目前年平均地温分别为高于-0.21 oC以及-0.38o C的区域多年冻土全部发生退化,而-0.21~-0.69 oC以及-0.38~-0.88 oC的区域部分发生退化。     

RCP4.5情景下淮河流域气候变化的高分辨率模拟

利用CCLM高分辨率区域气候模式RCP4.5情景预估数据与淮河流域1960-2005年日尺度气象观测资料,对比分析模式在试验期（1960-2005年）和预估期（2006-2040年）的模拟能力。结果表明：①试验期模式数据能较准确地模拟流域逐月平均温度时间变化特征,相关系数达0.99（通过95%置信度检验）;日均温空间分布特征相关系数达0.72;但在南部高海拔地区（安徽省霍山县和金寨县）精度不高;极端最高（低）气温的空间相关性达0.77（0.88）。②模式在试验期模拟的逐月平均降水量总体趋势与实测值变化一致,相关系数达0.63（通过95%置信度检验）;对干旱的模拟与观测数据存在一定误差,但整体趋势与其一致;年均降水量和极端强降水空间分布相关系数分别达0.90和0.93,模拟效果较好;整体上,模式对温度的模拟效果要好于降水模拟。③RCP4.5情景下,空间尺度上淮河流域未来温度和降水与观测期相比变幅小,时间尺度上年均降水量无显著变化,平均气温年际变化率约0.21℃/10a,极端高温持续增长,低温持续下降。     

青藏高原地表土壤水变化、影响因子及未来预估

土壤水分是地表和大气连接的纽带,在水文循环中扮演着重要角色。青藏高原作为“第三极”和“亚洲水塔”,其土壤水分对周边地区的气候如亚洲季风的形成和维持产生重要影响,也深刻影响着亚洲水资源的可利用量。基于分布在青藏高原3个气候区的100个站点的实测土壤水数据,对ECV、ERA、MERRA、Noah数据集进行评价,选择对土壤水分评估效果最好的数据集,分析各种气象要素对土壤水分时空格局的影响,并预估未来100年内青藏高原土壤水变化,探讨可能气候成因。结果表明：① Noah数据集对青藏高原历史时期土壤水分评估效果最好,相对其他地区,各数据集对那曲地区土壤水分评估效果最优;② 在各种气象因子中,降水是影响大部分地区土壤水分时空变化的最主要因子,但在喜马拉雅山脉地带,尤其山脉北坡,温度和太阳辐射有较高的影响;③ 1948-1970年土壤水分有明显的下降趋势,1970-1990年土壤水分呈波动变化,无明显趋势,1990-2005年土壤水分有一定的上升趋势,2005年后至今土壤水分有明显快速下降趋势：④ 不同未来情景,土壤水分有下降趋势,其中在CRP 8.5情景下,土壤水分下降最为明显,在2080年之后有更加显著的下降趋势;⑤ 未来降水和温度均呈上升趋势,其中干旱指数变化在RCP 8.5情景下呈下降趋势,在RCP 2.6和RCP 4.5情景下无明显变化,干旱指数在一定程度上能解释未来土壤水分的变化格局。     

气候变化下中国西北干旱区梭梭(Haloxylon ammodendron)潜在分布

气候变化会引起物种分布区的改变甚至物种灭绝。梭梭(Haloxylon ammodendron)是中国的三级保护植物,是荒漠区特有植物种,对荒漠区的防风固沙和维持荒漠生态系统平衡起着关键作用。为了探究气候变化对梭梭潜在分布区的影响,对3种生态位模型(遗传算法模型、生态位因子分析模型、最大熵模型)进行了评估,筛选出最优模型并选出10个主要的环境因子。采用最优模型,使用17套大气环流模式,预测了两种温室气体排放情景(RCP4.5与RCP8.5)下未来两个时期(2041—2060年与2061—2080年)中国西北干旱区梭梭的潜在分布,将17套大气环流模式的模拟结果进行集合平均,并将结果划分为3个适宜性等级(低适宜、中适宜与高适宜分布)。结果表明:最大熵模型是模拟效果最好的模型(AUC=0.973);所有环境因子中,与降水有关的环境因子的贡献率占60.5%,与温度有关的环境因子贡献率占14.8%,最湿季降水(39%)、土壤类型(22.7%)、温度季节性(9.1%)是对梭梭分布贡献率较高的环境因子;两种排放情景下,随着时间的推移,研究区内梭梭的低适宜分布区减少了9.36%～20.44%,中适宜分布区大部分情况下增加(3.50%～6.05%),在2061—2080年RCP8.5情景下减少了4.29%,高适宜分布区增加了11.01%～33.80%,总适宜分布区增加了7.47%～9.07%。总适宜分布区的增加主要来源于高适宜分布区的增加,其中塔里木盆地的高适宜分布区增加幅度最大,增加127%～669%,而柴达木盆地的高适宜分布区减少了4%～9%。     

气候变化背景下玛纳斯河流域绿洲适宜规模研究

近年来干旱区人工绿洲规模不断扩大造成水资源日益紧张,其可持续利用面临新的挑战。为宏观调控水资源提供依据,本文基于水热平衡原理,以干旱区典型绿洲玛纳斯河流域为研究区,采用2000、2005、2010和2015年的水文气象资料和各年（6~8月）TM遥感影像数据,分析了玛纳斯河流域在温室气体中、高排放（RCP4.5和RCP8.5）两种气候情景下,以及理想绿洲结构（AbdEI-Ghani）、现有绿洲结构两种绿洲分布情景下的绿洲适宜规模。研究结果显示：玛纳斯河流域2005、2010、2015年实际绿洲面积分别为2000年实际绿洲面积的109%,114.91%,92.39%;2005、2010、2015年适宜绿洲面积分别为2000年适宜绿洲面积的111.39%,118.8%,115.39%。2020年和2030年的结果对比发现,相同气候情景下AbdEI-Ghani绿洲结构的适宜绿洲面积低于现状结构下的绿洲面积,表明如果按照现状趋势发展,绿洲表现出过度开发的趋势。     

土地利用和气候变化对森林地上生物量的影响模拟——以江西省泰和县为例

以土地利用变化和气候变化为特征的全球和区域环境变化及其影响已经成为国际社会和公众关注的焦点,同时也是土地科学、全球变化科学和全球生态学关注的关键问题。由于土地、气候和森林生态系统之间存在着复杂而密切的关系,土地利用变化和气候变化将不可避免地对森林结构和功能产生重要影响。如何采用合理的适应措施降低这些变化可能带来的损失,是目前全球变化研究亟待解决的问题之一。因此,研究土地利用和气候变化对森林的单独及综合影响具有重要的科学意义。本文综合利用基于主体的土地利用模型（ABM/LUCC）、生态系统过程模型（PnET-II）以及森林景观动态模型（LANDIS-II）构建了综合模拟研究框架,选择森林类型多样且具有长期观测数据积累的江西省泰和县为研究区,模拟并对比了土地利用和气候变化组合情景下未来森林地上总生物量的变化差异。结果表明：① 土地利用变化对泰和县森林地上总生物量的影响比气候变化所带来的影响更加显著。研究区森林地上总生物量在有土地利用变化干扰的情景下与RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5单独的气候情景下相比分别减少33.13%、32.92%和32.42%;② 尽管未来气候变化可能有利于森林地上总生物量的积累,但土地利用变化将使森林地上总生物量显著减少,并将抵消气候变化带来的正效应;③ 本文提出的综合模拟研究框架可以很好地模拟土地利用和气候变化对森林生态系统的影响,可为提升和优化人工林结构和功能、开展可持续森林管理提供科学建议。     

中国干湿格局对未来高排放情景下气候变化响应的敏感性

气候变化影响下干湿状况的区域分异格局如何变化是一个重要科学问题。基于参与耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)的5个全球气候模式(GCM),预估了RCP 8.5情景下未来百年中国干湿区面积的变化趋势,分析了干湿格局变化的敏感地区以及对气候变化响应的敏感性。结果表明:未来干湿格局变化以湿润区显著减少、干湿过渡区显著扩张为主要特征,特别是半湿润区面积在远期(2070-2099年)相对基准期(1981-2010年)增加了28.69%。升温2℃～4℃条件下,全国发生干湿类型转变的面积从10.17%增加至13.72%,尤其在淮河流域南部,这里主要受未来潜在蒸散增加的影响,湿润区向南明显退缩从而转变为半湿润区。总体上,随着未来升温加剧,中国干湿格局对气候变化响应的敏感性将可能增强。     

西沙群岛考察史*

本文论述了西沙群岛被中国古人发现和开发利用、地名沿革、中国政府对其管辖和行使主权、古代对其自然的记述、近代和现代进行的科学考察等情况,是南海诸岛历史地理的管窥。     

曾昭璇先生对南海地理研究的重要贡献

曾昭璇先生是中国著名的地理学家,地貌学家和教育家.他在学术生涯的不同阶段对地貌学,自然地理学,历史地理学,人类地理学等学科领域均有积极的探索,他对南海地理问题的研究贯穿他的一生,为中国南海地理研究作出重要贡献.他深入研究南海海岸地貌,珊瑚礁地貌,主张采用"地形类型分析法"划分海岸类型,将中国海岸类型划分为山地港湾岸,台地岸与平原岸;他与梁景芬等合著《中国珊瑚礁地貌研究》,系统论述中国珊瑚礁探测史和石珊瑚的种属,生态,地貌特征与发育,并将中国珊瑚礁划分为四大区,六种地貌类型;他完善了珊瑚礁地貌土地名分类,根据《更路簿》划分南海珊瑚岛礁分布区,绘制珊瑚岛礁探测图;他利用历史文献资料考证"石塘"等南海诸岛古地名;他从地质学与地貌学角度论证南海诸岛与中国大陆的陆缘关系,还利用历史地理与地方志等资料佐证了南海诸岛自古以来就是中国的固有领土.     

南海珊瑚礁高分辨率遥感地貌分类体系研究

珊瑚礁遥感地貌分类体系在珊瑚礁遥感地貌制图中具有重要的指导作用。目前,珊瑚礁遥感地貌分类体系仍存在构建标准不统一、部分重要地貌类型不突出以及涵盖地貌类型不完备等问题,影响了珊瑚礁遥感地貌制图应用于珊瑚礁科学和管理。本文采用中国南海46个珊瑚礁(环礁、台礁)的高分辨率遥感影像(WorldView-2、Quickbird),并结合西沙群岛15个岛礁的地貌实地调查数据进行南海高分辨率遥感地貌分类体系的构建研究。以各地貌类型所处礁体位置、动力特征、出露程度和沉积类型为划分标准,将相似尺度和重要性相当的地貌类型归为同等级别,共构建了3级19类南海珊瑚礁遥感地貌分类体系。该分类体系划分标准统一、地貌类型数量最多且完备,新命名了内礁坪生物稀疏带、内礁坪生物丛生带,补充了水下礁脊、潮间带浅滩、浅水礁塘等地貌类型,便于直观理解和推断不同尺度的海洋生态相互作用及重要性。同时,其多等级多尺度性适用于分辨率由低到高的南海珊瑚礁遥感地貌制图,有助于珊瑚礁态势演变分析、管理和保护,为维护国家海洋权益作出应有的贡献。     

Substrate damage and recovery after giant clam shell mining at remote coral reefs in the southern South China Sea

Giant clam shell mining(GCSM),a unique phenomenon occurring at remote coral reefs in the southern South China Sea(SCS),forms striking scars on the reef flats and damages the reef flat substrate.Through image analyses at three times(2004.02.02,2014.02.26,and 2019.04.10)and in situ surveys at Ximen Reef,a representative site that has experienced GCSM,we quantified the GCSM-generated substrate damage and the corre-sponding recovery.GCSM was estimated to have occurred sometime between 2012 and 2014,causing reduction in live coral subarea and formation of micro-relief as trenches and mounds.GCSM-generated damage was restricted to the reef flat.After GCSM,coral and algae subarea increased,and the trenches and mounds tended to be filled and eroded,rep-resenting a natural recovery of the substrate.The legal prohibition on human disturbances at the coral reefs contributed to substrate recovery at Ximen Reef.This case also implied that recovery of the other coral reefs that suffered from GCSM is possible.     

南海诸岛珊瑚礁可持续发展

珊瑚礁是具有极高生物生产力和生物多样性的海洋生态系统之一,由于受到自然因素（如气候变化、海平面上升和海洋酸化等）以及人类活动（如过度捕捞、沉积物、污染物和区域发展等）因素的影响,珊瑚礁生态系统近年来不断处于退化之中。如何保护珊瑚礁资源,以使其能持续为人类提供产品和服务,满足当代和未来人们发展的需要则成为关注的焦点。文章介绍了珊瑚礁可持续发展的概念和模式,分析了南海诸岛在珊瑚礁国土资源、渔业资源、旅游资源和油气资源等几方面的可持续发展潜力,及其所面临的自然、人为压力,据此给出了珊瑚礁可持续发展的途径。     

西沙群岛琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间及其海平面指示意义

以西沙群岛琛航岛珊瑚礁钻孔为材料,通过高精度铀系测年技术测定了全新世底界的年代;同时利用MAT-253同位素质谱仪和电感耦合等离子体质谱仪测定了0~20 m层段δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数,以U-Th年龄为基础,结合δ¹³C、δ¹⁸O和锶元素的质量分数均在16~17 m之间明显降低这一特点,得到琛航岛全新世珊瑚礁的起始发育时间为距今7 900 a前,不整合于晚更新世的珊瑚礁体（年代老于110 ka）之上,全新世礁体的厚度为16.7 m。考虑研究区域新构造活动相对稳定,以及南海现代珊瑚礁的礁坪面与大潮低潮面基本一致,琛科2井的钻孔井位高于现代礁坪约2.9 m,推测其起始发育时的位置在现代海平面大潮低潮面之下约13.8 m,即西沙群岛海域7 900 a前的海平面在现代海平面以下约13.8 m,近7 900 a以来海平面上升了至少13.8 m。这一结果为理解全新世南海珊瑚礁的发育历史及海平面变化提供了新的信息。     

石芝珊瑚（Fungiidae）的分类、生活史及其生物地理研究进展

石芝珊瑚（Fungiidae）作为珊瑚礁生态系统框架的主要构建者之一,以其丰富的物种多样性、独特的移动性和对环境变化的强适应性,在维持珊瑚礁生态系统的稳定中起重要作用。文章综述了国内外对石芝珊瑚的研究进展,包括：1）物种多样性;石芝珊瑚可起源于白垩纪中期,现共有17属、约55种,具有多样化的进化分歧与丰富的物种多样性。2）生活史（繁殖、营养模式、生长发育与移动性）;石芝珊瑚具备独特的生活史策略,双向性别转换（bidirectional sex conversion）可增强石芝珊瑚种群的繁殖成功率与环境适应性,而成体移动性（adult mobility）则能够有效拓宽石芝珊瑚生态位,并提高其种群的竞争力与恢复力。3）空间分布模式（跨大陆架分布、珊瑚礁地貌带分布与纬向分布）及影响因素;石芝珊瑚是全球性的珊瑚物种,其能够在岩石、沙地、淤泥等多样化的生境中存活,具有广阔的生物地理分布范围。基于目前石芝珊瑚的研究进展,建议从以下3个方面开展进一步研究：1）基于形态学与分子分类,厘定南海石芝珊瑚科的谱系,阐明南海石芝珊瑚物种多样性的演变规律及驱动机制;2）依托宏观生态调查,揭示石芝珊瑚在南海不同纬...     

地理信息技术支撑下的南海岛礁资源环境研究进展与展望

面积辽阔的南海是中国未来重要的能源接续区与资源基地,也是涉及国家海洋权益最为集中的区域。本文针对地理信息技术支撑下的南海岛礁研究现状,从南海岛礁现有基础数据成果、遥感手段岛礁基础地理信息提取方法及提取成果所做的岛礁分析与评价3方面,系统地回顾了国内外涉及南海岛礁资源环境研究的相关进展,评述了现有研究技术方法存在的不足,并对未来的研究进行了展望,在此基础上,提出了3个主要方向作为未来研究的重点：①促进遥感数据获取多源化,构建海量多源、多尺度南海岛礁遥感数据仓库;②加强技术协同创新,结合地理信息技术的发展,提升岛礁信息提取与监测的准确性与可靠性;③提升遥感分析智能化,研究并建立综合分析与情势推演平台及战略决策辅助支撑系统,以期为南海岛礁的进一步深入研究提供参考。     

南沙群岛景观的类型和演化

南沙群岛景观分５种类型：礁丘热带海洋生物繁生景观，环礁带海洋生物繁生景观，灰沙岛热带常绿刮灌林磷积石灰土景观，大陆架热带海海海洋生物繁生景观，深海热带大洋性和深海性海洋生物景观，这５种景观归纳为两类，一类为热带海洋景观，包括浅海和深海；另一类为热带珊瑚礁景观，下分礁丘，环礁和灰沙岛３种，南沙群岛景观类型分布和演化与古地理和现代化环境条件有关。