基于地理探测器的中国陆地热带北界探讨

热带北界一直是中国综合自然区划研究中争议较大的问题之一,不同学者基于不同区划指标和方法等划定的中国热带北界界线差异较大。基于空间分异性的综合自然区划思想,依托最新的基于统计学原理的地理探测器模型,以气候要素为主导指标,辅以土壤类型与作物熟制等,探讨中国陆地热带北界的界线。结果表明：① 依据地理探测器模型所确定的中国陆地热带北界,自西向东依次经过滇、桂、粤和闽的临沧、思茅、玉溪、个旧、百色、马山、贵港、梧州、肇庆、广州、惠州、河源、梅州、漳州、泉州和莆田等地附近,其与最冷月均温12 ℃等温线、赤红壤与红壤界线及双季稻或双季稻连作喜温旱作与单（双）季稻连作喜凉旱作的分界线等基本吻合;② 利用地理探测器确定的中国陆地热带北界新界线的各项指标决定力q值的均值为0.40,分异明显,满足层内同质性和层间异质性最大的区划原则,完全达到了热带与亚热带的区域空间异质性要求,其划分结果合理可信,表明地理探测器模型可为综合自然区划提供良好的技术支撑。     

秦巴山区马尾松林和油松林的空间分布及亚热带与暖温带界线划分

秦岭不仅是中国南北的地理分界线,也是中国亚热带和暖温带的气候分界线,在中国地理生态格局中占有重要的地位和作用。由于过渡带的复杂性、过渡性和异质性以及划分指标、研究目的的不同,学术界关于这一南北地理—生态分界线的具体位置一直有争论。为了进一步揭示秦巴山区过渡带的特征,明确中国南北地理—生态分界线的位置,本文选择马尾松（Pinus massoniana）林和油松（Pinus tabulaeformis）林这两类分别代表中国南方亚热带针叶林和北方温带针叶林的植被,结合研究区SRTM地形数据、气温和降水数据等,以年降水、最冷月（1月）气温、最热月（7月）气温和年均温为气候指标,详细分析了这两类植被在秦巴山区的空间分布及二者分界线处的气候条件。结果表明：① 马尾松林和油松林的分界线及相应位置的气候指标可以作为亚热带与暖温带界线划分的植被—气候指标之一。秦巴山区亚热带针叶林（马尾松林）与温带针叶林（油松林）的分界线位于伏牛山南坡至汉中盆地北缘一线（秦岭南坡）海拔1000~1200 m处;分界线处气候指标稳定：年降水750~1000 mm,年均温12~14 ℃,最冷月气温0~4 ℃,最热月气温22~26 ℃。② 通过综合的植被—气候指标来划分秦巴山区亚热带和暖温带的界线,能更科学地确定气候带分界线的位置及过渡带的特征,更全面地反映地表植被—气候格局的变化。此外,秦巴山区亚热带与暖温带的界线应该是由亚热带与暖温带针叶林分界线、阔叶林分界线、灌丛分界线等组成的一个过渡带。本文的研究结果为亚热带与暖温带划分指标的选取提供了一定的科学依据。     

从地植物学角度试论河南省境内亚热带与暖温带的分界线问题

一、前言 亚热带与暖温带的分界线,在我国是一条重要的自然界线,它的划分问题,引起了自然地理学、气候学、土壤学和地植物学等科学工作者的争论。研究这个问题不仅在理论上具有重要意义,而且它是综合自然、农业、林业等区划的依据之一。所以,亚热带与暖温带分界线的划分,能否正确地反映自然界的客观规律,是关系到运用这规律来指导生产实践的大问题。     

生态地理区域系统的热带北界中段界线的新认识

从我国热带北界中段界线的划分,探讨生态地理区域的认识和界线的划分,着重生态地理区域之间界线的逐渐过渡特征。分析前人的研究成果及其对热带北界中段划分的差异,指出他们在概念、资料和方法上的差异。在热带与亚热带的过渡区域中提出热带、年热带、真热带和热带波动带的概念,从新的角度认识热带区域。在确定和建立热带北界划分指标体系的基础上,划分了热带北界中段的界线。探讨了本次热带北界中段的界线划分与前人研究的差异     

气候变暖对中国亚热带北界位置的影响

在全球气候变暖的背景下,中国气候带也有相应的变化。亚热带北界是暖温带与北亚热带的交界,是中国气候带上的一个重要分界线。论文讨论了气候变暖对中国亚热带北界的影响。数据资料来自于中国气象局,采用中国740个站点1951~2005年的日平均温度资料。根据《中华人民共和国气候图集》中气候区划的第一级气候带定义指标,以≥10℃天数为主导指标,≥10℃积温、1月平均温度为辅助指标,定义亚热带北界为≥10℃天数为218天,≥10℃积温为4500~4800℃,1月平均气温为0℃。分别统计1951~2005年暖温带与亚热带指标的年代变化及亚热带北界在1951~1970、1971~1990、1991~2005年的位置演变,结果表明:34°N附近55年来≥10℃天数、≥10℃积温、1月平均温度都呈上升趋势。20世纪50年代至今,亚热带北界西段几乎没有变化;亚热带北界中东段向北推移幅度较大,到本世纪初向北已推移到35°N附近,较1951~1970年向北推移2~3个纬度。亚热带北界位置的向北推移是对全球气候变暖的一种响应,这将对我国农业布局和生态环境有重要影响。     

基于SOFM神经网络模型的土地类型分区尝试——以青藏高原东部样带为例

基于土地类型自下而上的自然区划能够确立更加清晰的自然区划界线,是自然区划研究取得突破的关键。以青藏高原东部山区为研究区,采用神经网络模型与GIS技术,开展基于土地类型自下而上的区划研究。通过计算得到研究区地形综合指数、温暖指数、湿润指数、地被指数和水文指数5个自然指数指标,并将这些指标作为变量输入层,输入到建立的Self-Organizing Feature Maps神经网络模型中,对土地类型单元自下而上合并,生成青藏高原东部山区自然区划图,实现以土地类型单元为控制本底的定量化分区。结果表明:①可以将土地类型单元聚合成高原高寒稀疏植被区、高原高寒草甸草原区、高原高寒灌丛草甸区、高山深谷灌丛草甸区和高山深谷针叶林区5个自然带区域。②分区结果与中国生态地理区域划分的自然界线比较接近,相似性较高,分区结果较理想。     

关于中国的亚热带

本文阐述了中国亚热带的6个基本特点,亚热带北界和南界的划分问题,生态过渡带和亚热带划分的方法论,综合区划研究的必要性与重要性,以及尚需深入研究的若干重要自然地理界线问题.认为中国的亚热带从广义上说也是一个生态过渡带.深入研究中国亚热带形成的机制及其成因和演变趋势,将有利于整个亚热带的区域可持续发展.目前亚热带划分所用的指标比较初始、简略,亚热带的东部与西部所采用的指标也不完全一致,还需要经过艰苦的探索,提出一个既能反映客观实际,又能与国际研究接轨的较好方案.在亚热带的划分中需要加强新技术和新方法的应用.     

关于中国的亚热带

本文阐述了中国亚热带的6个基本特点,亚热带北界和南界的划分问题,生态过渡带和亚热带划分的方法论,综合区划研究的必要性与重要性,以及尚需深入研究的若干重要自然地理界线问题.认为中国的亚热带从广义上说也是一个生态过渡带.深入研究中国亚热带形成的机制及其成因和演变趋势,将有利于整个亚热带的区域可持续发展.目前亚热带划分所用的指标比较初始、简略,亚热带的东部与西部所采用的指标也不完全一致,还需要经过艰苦的探索,提出一个既能反映客观实际,又能与国际研究接轨的较好方案.在亚热带的划分中需要加强新技术和新方法的应用.     

关于中国的亚热带

本文阐述了中国亚热带的6个基本特点，亚热带北界和南界的划分问题，生态过渡带和亚热带划分的方法论，综合区划研究的必要性与重要性，以及尚需深入研究的若干重要自然地理界线问题．认为中国的亚热带从广义上说也是一个生态过渡带．深入研究中国亚热带形成的机制及其成因和演变趋势，将有利于整个亚热带的区域可持续发展．目前亚热带划分所用的指标比较初始、简略，亚热带的东部与西部所采用的指标也不完全一致，还需要经过艰苦的探索，提出一个既能反映客观实际，又能与国际研究接轨的较好方案．在亚热带的划分中需要加强新技术和新方法的应用．     

中国干旱区温度带界线对气候变暖的响应

在全球气候变暖大背景下,热量资源的改变与温度带界线的动态变化将会影响到干旱区天然植被的生长与分布,而农业气候资源的变化将对干旱区农业生产的布局与种植制度的调整产生深刻影响。本文采用1961-2007 年均一化气温数据与MPI_ECHAM5 模式输出的21 世纪上半叶A1B情景下的区域降尺度格点数据,选取保证率为80%的日均温≥ 10 ℃持续日数等值线和日均温≥ 10 ℃等积温线为干旱区温度带北界指标,探讨了过去近50 年及21 世纪上半叶气候变暖背景下中国干旱区温度带界线的动态变化。研究表明,(1) 1961-2007 年,干旱区夏、冬半年气温呈显著增加趋势,且冬半年较夏半年增温幅度要大;各年代日均温≥ 10 ℃积温与≥ 10 ℃持续日数的等值线动态变化一致,均表现为显著向北或向高海拔推移;(2) 通过对温度带北界指标变化的判断,1961-2007 年干旱区暖温带和中温带北界普遍北移,北移幅度最大者为阿拉善地区,超过1 个纬度;21 世纪上半叶,暖温带和中温带北界将继续北移,且暖温带移动趋势更为显著;无论是过去近50 年,还是21 世纪上半叶,干旱区暖温带和中温带北界均有向高海拔区域移动趋势;(3) 与温度带北界的变动相对应,干旱区生长期起始日期和终霜日等气候指标显著提早,天然植被与作物种植北界向北向西推移,并呈现向高海拔区域扩展的态势。因此,综合考虑农业气候资源变化以及人类活动的影响,从而确定气候条件与农业生产种植之间的反馈关系,这将是下一步研究的重点。     

1951-2010 年中国主要气候区划界线的移动

根据采用同一区划方法、指标体系划分的1951-1980 年及1981-2010 年中国气候区划结果,对比分析了过去60 年中国气候区划的主要界线变化特征。结果表明：1951-1980 年至1981-2010 年,我国寒温带界线西缩、北移;暖温带北界东段北移,其中最大北移幅度超过1个纬度;北亚热带北界东段平均北移1 个纬度以上,并越过淮河一线;中亚热带北界中段从江汉平原南沿移至了江汉平原北部,最大移动幅度达2 个纬度;南亚热带北界西段北移0.5~2 个纬度;青藏高原亚寒带范围缩小,高原温带范围增加。东北湿润、半湿润区虽转干与趋湿并存,但其中温带地区的湿润-半湿润东界东移,大兴安岭中部与南部的半湿润-半干旱界线北扩;其他地区的干湿分界线虽未出现明显移动,但北方半干旱及华北半湿润区总体转干,河西走廊、新疆及青藏高原的干旱、半干旱区总体转湿;而南方湿润区则趋干与转湿并存。     

气候变化背景下秦岭气候分界线的变化

 依据秦岭南北地区80个站点1980-2009年气象数据,主要应用空间分析方法对半干旱与湿润区、暖温带与亚热带界限的位置变动特征进行了分析。结果表明：（1）近30 a来,秦岭南北地区的气候干燥度呈明显的纬向分布,由北向南湿度依次增加,其线性趋势除商洛东北部,和西安中部地区呈增加变湿的趋势外,其余部分呈减少趋势;≥10 ℃积温天数呈纬向分布,由北向南依次增加,其线性趋势均为增加趋势,空间分布特征呈同心分布;（2）半干旱与湿润界限在20世纪80年代位置最北,在90年代最南,21世纪前10 a次之;暖温带与亚热带界限在20世纪80年代的位置最南、 90年代略有北移,且在21世纪前10 a位置最北;（3）秦岭南北地区的半干旱与湿润、暖温带与亚热带界限最大波动分别为1.2、0.5 个纬度,且两者30 a平均位置均在34 °N附近;（4）秦岭南北地区近30 a气候暖干化趋势明显,该区的半干旱与湿润区、暖温带与亚热带界限的北移可能会对该地区的种植制度产生较大影响。     

秦巴山地植物南北变化与过渡模式研究

秦岭—大巴山是中国重要的南北地理分界线和生态过渡带,建立秦巴山地南北方向上植物种类组成及重要值的详细变化序列和过渡模式,对于深入认识中国南北过渡带的过渡性、复杂性及暖温带与亚热带分界线具有十分重要的科学意义。本文通过野外实地调查获取秦巴山地东、中、西部3条南北穿越样线163个采样点的植被序列数据,分析了物种丰富度、相对重要值及优势种多度的纬向变化,并将亚热带与温带物种相对重要值的差值（SND-RIV）用于表现南北方物种的优势程度,以分析和归纳植物的空间变化模式。结果表明：① 东部（三门峡—宜昌）、中部（西安—达州）、西部（天水—广元）亚热带物种丰富度及相对重要值自北向南递增,温带物种自北向南递减。东部温带物种丰富度及相对重要值在神农架和伏牛山由于海拔高度的影响出现两个峰值,中部亚热带物种在大巴山地区最高,西部亚热带物种在陇南以南超过温带物种;② 东部南北方物种的交错过渡带最宽,约180 km;中部大约在秦岭南坡至大巴山北坡之间,约100 km;西部交错过渡带偏南,约50~60 km。③ 东、中、西部山地植物纬向过渡模式和驱动因子有明显差异。东、西部自南向北亚热带物种的减少主要与年均降水量减少有关,年平均气温影响较小;中部年平均气温的作用比湿润指数稍大。本文揭示了秦巴山地东、中、西部植物的南北变化及过渡模式,提升了对中国南北过渡带复杂性和多样性的科学认识。     

North-south vegetation transition in the eastern Qinling-Daba Mountains

The Qinling-Daba Mountains are the main body of China's North-South Transitional Zone.Analysis of the north-south gradual variation of vegetation components is significant for understanding the structural diversity and complexity of this transitional zone.In this study,based on survey data of plant communities,the eastern Qinling-Daba Mountains is divided into four geographic units:the north flank of eastern Qinling Mts.,south flank of eastern Qinling Mts.,north flank of eastern Daba Mts.and south flank of eastern Daba Mts.We also explore division of regional climate according to areal differentiation of plant-species,com-munity structure and species-richness,respectively.The results show that,(1)at plant-species level,there are mainly northern plants in north flank of eastern Qinling Mts.with evergreen species and fewer northern plants in south flank of eastern Qinling Mts.;there are mainly southern plants in eastern Daba Mts.(2)At community structure level,there are 4 formations(3 northern formations and 1 widespread formation)in north flank of eastern Qinling,6 formations(3 northern formations,1 southern formation,and 2 widespread forma-tions)in south flank of eastern Qinling,4 formations(2 southern formations and 2 widespread formations)in north flank of eastern Daba Mts.,and 3 formations(3 southern formations)in south flank of eastern Daba Mts.In terms of the numbers and properties of formations,there is a mixture of northern and southern formations only in the south flank of eastern Qinling Mts.(3)At species-richness level,the diversity of families,genera and species decreased with increasing latitude,but the mixing of northern plants and the southern plants began to occur in south flank of eastern Qinling Mts.This means that the south flank of the eastern Qinling Mts.serves more suitably as the dividing line between China's warm temperate and sub-tropical zones.     

1961—1987年与1988—2014年辽宁省气候区划界线变化及可能气候成因

基于同一区划方法、指标体系,使用1961—2014年辽宁省52站气象观测资料,分析辽宁省气温、气候区划指标、范围及界线的变动特征。结果表明：辽宁省年均气温在1988年发生一次突变,突变后气温开始显著上升;≥10 ℃积温日数比较显著地响应气温突变,而干燥指数、7月平均气温变化不显著。在空间分布上区划指标值均存在不同程度的变化。① 全省≥10 ℃积温日数均出现增加,但在中西部地区显著增加;② 在盘锦-抚顺一线以北（南）,气候总体呈不显著变湿（干）趋势;③ 7月平均气温呈缓慢上升趋势。区划范围及界线位置出现更加显著地变化：① 暖温带范围主要向北向东扩展,中温带向东收缩;② 半湿润区范围主要向北向西扩展,半干旱区向西北方向收缩,湿润区范围基本不变;③ Tb范围显著向北向东扩展,Ta范围向北向东收缩。在此基础上分析了气候格局变化的可能气候成因,发现突变后≥10 ℃积温日数期间500 hPa高度场增加与4月和10月东亚冬季风减弱,4—10月东北冷涡持续天数增加和7月500 hPa高度场增加,可能分别是温度带,Tb区、Ta区和半湿润区、半干旱区变化的原因。     

基于HadCM3模式的我国主要气候区划界线时空预测研究

气候区域分异规律及其时空演变研究是气候变化研究的核心内容之一。以1951-2014年中国气象数据和基于HadCM3模式的1950-2059年气象模拟数据为数据源来分析中国主要气候区划界线的时空变化趋势。结果表明：我国寒温带界线北移,且速度呈加快趋势;中温带和暖温带的北部界线向北移动,且东段界线的移动趋势较明显;亚热带北部界线已越过秦岭-淮河一线,且其东段北移趋势较明显;热带范围逐渐向北扩张。东北地区由湿润转干燥,达到干湿并存的状态;河西走廊、青藏高原和新疆地区总体上呈转湿趋势,虽北方半干旱区有部分区域转换为干旱区,但未出现明显的移动;华北平原等地区的湿润-半湿润界线和干湿区分界线均向西北方向移动;南方湿润区的干湿状况未发生显著变化。     

全新世中国东部亚热带地区气候变迁的古生物学证据

中国东部亚热带地区全新世期间的气候波动频繁,引起哺乳动物群的多次迁徙。该时期哺乳动物群的常见种属多见于亚热带地区,仅少数种属如貘、犀、长臂猿和亚洲象等在自然状态下主要分布于热带―中亚热带南部地区,指示了具热带气候性质的中亚热带南部的森林环境。文章在确定中国东部全新世不同阶段此类动物群的种属构成与分布特征的基础上,主要根据热带种的迁徙和分布特征,初步推断各阶段亚热带地区的气候变迁状况如下：盛冰期之后的冰消期,温度逐渐回升,14 000―12 000 a BP时,热带种分布北界大致南移2°,指示1月平均气温较今低3~5℃;12 000―8 500 a BP为升温期,气候转暖,热带种分布北界达中亚热带南部,逐渐类似于现今气候;8 500―5 000 a BP为大暖期,热带种分布北界抵秦岭―淮河一线,北移约6°,指示1月气温较今高约7~9℃;5 000―3 000 a BP为降温期,热带种分布北界位于秦岭―淮河以南的长江流域,北移约4°,指示1月气温较今高约5~6℃;3 000 a BP以来,气候逐渐变冷。这些变化体现了中国东部亚热带地区在全新世时期发生了多次较大的气候和生物气候带变迁事件。     

近15a新疆不同类型植被NDVI时空动态变化及对气候变化的响应

为了研究新疆不同类型植被对气候变化的响应,以地带性划分的植被类型作为研究对象,1998-2012年为时间尺度,利用GIS的空间分析方法结合数学统计方法,分析了新疆各地带植被覆盖变化的时空分布特征;并采用"多元回归+残差插值"的方法,模拟了气温和降水量的空间分布;利用SPOT VGT/NDVI数据以及气候数据(气温和降水量数据),分析了5个不同地带植被的动态变化、年际变化和生长季内各月变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)新疆各地带植被覆盖度存在着显著差异,其中,温带北部草原地带高植被区和浓密植被区的范围较广,植被覆盖度较高,而高寒荒漠地带的极低植被区占该地带面积的一半以上,且植被覆盖度最低。(2)新疆各地带植被覆盖在近15 a间呈波动增加的趋势,5个地带的植被覆盖均有所改善,其中,高寒荒漠地带和暖温带半灌木、灌木地带的植被覆盖改善较为明显,其余3个地带均有少部分地区出现轻微改善现象。(3)温带半灌木、矮乔木荒漠地带,暖温带半灌木、灌木荒漠地带和温带半灌木、灌木荒漠地带4~10月的平均气温呈上升趋势,而温带北部草原地带、高寒荒漠地带对应的平均气温则出现下降趋势。5个地带的降水量在该时段内均表现为下降趋势。(4)基于年际尺度,新疆各地带植被NDVI与气温、降水量的相关性均不显著;基于月尺度,各地带植被NDVI受降水量的影响比气温大。同时,仅有暖温带半灌木、灌木荒漠地带植被NDVI与气温存在1个月的滞后性,其余4个地带对气温和降水均不存在滞后性。     

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异与暖温带—亚热带界线问题

秦巴山地垂直带谱结构的空间分异对于揭示秦巴山地地域结构复杂性和过渡性、探索中国复杂的生态地理格局具有重要的意义。本文从文献中搜集了秦巴山地33个山地垂直带谱,建立了秦巴山地数字垂直带谱体系,从纬向、经向和坡向3个维度分析了山地垂直带谱的结构、特征、数量、高度以及分布模式。结果表明:①纬向上从南向北基带由亚热带常绿阔叶林带逐渐转变为暖温带落叶阔叶林带;垂直带结构由复杂逐渐变得简单;优势带由山地针阔混交林和山地常绿落叶阔叶混交林转变为山地落叶阔叶林带;②经向上山地垂直带结构呈现复杂—简单—复杂的特征;常绿落叶阔叶混交林带和山地落叶阔叶林带的海拔呈现了二次曲线分布模式;山地针阔混交林带的海拔则呈现显著的线性降低趋势;③坡向方面,秦岭北坡和南坡基带均为暖温带落叶阔叶林带,但南坡含有常绿成分;大巴山北坡为亚热带常绿落叶阔叶混交林带,大巴山南坡为亚热带常绿阔叶林带;秦岭和大巴山北坡优势带类似,均为山地针阔混交林带或山地落叶阔叶林带,但大巴山南坡具有独特的山地常绿落叶阔叶混交林优势带,这表明了大巴山比秦岭更适合作为暖温带和北亚热带的分界线,但是未来还需使用土壤和气候指标进行系统的分析。