6 kaBP中国陆地生态系统净初级生产力的模拟

利用植被与大气相互作用模式（AVIM）模拟了全新世中期（6 kaBP）及现代中国陆地植被净初级生产力（NPP）的大小与分布特征,计算了以上两个时期我国陆地植被NPP的碳总量。结果表明：全新世中期以来气候的变化是影响我国陆地植被NPP变化的主要原因,6 kaBP时期NPP平均值为409 g/（m2·a）, NPP碳总量为3.89 Pg/a,分别比现在高15%和19%。全新世中期至今,我国陆地植被NPP的变化特征与对应时期中国土壤碳储量的变化趋势具有很好的一致性,这表明了利用生态模式模拟长时间尺度下我国陆地植被NPP的变化特征是可行的。     

我国气候对植被分布和净初级生产力影响的数值模拟

基于0.5°×0.5°经纬网格分辨率的一个全球植被动态模式,利用全国676个雨量站点1961～2000年日资料在0.5°×0.5°网格上插值得到的降水和气温资料作为模式气候强迫,模拟研究了中国区域近40年来的植被动态变化,估算了当前中国区域陆地植被净初级生产力,并分析气候与植被净初级生产力的相关性。结果表明:模拟的植被分布时空格局与实际观测的对应关系良好,模拟与观测的叶面积指数总体上比较一致;植被初级生产力空间分布及总量(约为4.64×1015g.a-1(C))的模拟比较理想。对模拟结果分析显示降水是影响净初级生产力的主要气候因子,而在干旱、半干旱地区温度与植被净初级生产力存在显著负相关关系。研究表明该模式能够比较合理地模拟气候对植被年际动态和生产力变化的影响,对于进一步深入研究气候与植被相互作用是有意义的。     

西藏植被净初级生产力对气候变化的响应

根据1971-2005年年平均气温、降水量资料．采用Thornthwaite Memorial模型计算了西藏植被净初级生产力（net primary production,NPP）,分析了NPP的空间分布、年际和年代际变化特征,以及未来气候变化对NPP的影响。结果表明,西藏NPP有自东南向西北递减的分布规律。近35a阿里地区西南部、聂拉木、江孜NPP为减少趋势,减幅为11．9～314．2kg·hm^-2·（10a）^-1,以普兰减幅最大;其他各地呈不同程度的增加趋势,增幅为26．8～459．8kg·hm^-2·（10a）^-1,其中拉萨增幅最明显;林芝地区、昌都地区北部、那曲地区NPP呈明显的逐年代增加趋势,阿里地区西南部、聂拉木NPP表现为逐年代减少趋势。就西藏平均而言,20世纪70年代气候“冷干”,NPP偏低;90年代气候“暖湿”,NPP偏高。从设定的气候变化情景来看,“暖湿型”气候对西藏NPP有利,平均增产6％～13％;“冷干型”气候对西藏NPP不利,平均减产6％-14％。未来西藏以“暖湿型”气候为主,到2050年NPP将增加11％～26％。     

江苏省植被净初级生产力时空分布格局研究

基于MODIS植被净初级生产力(NPP)数据产品,利用ArcGIS地理信息系统软件和ENVI遥感软件空间分析工具,分析了2000—2006年间江苏省 NPP的时空分布.研究结果表明:江苏省NPP值空间分布由东南部向西北部递减,在时间变化上,研究时段内2004年NPP值相对较高,2003年相对较低;通过对各个地级市及距海岸不同距离的NPP值分析,发现随着距离海岸线的距离不断加大,NPP值先增加后降低.最后对江苏省NPP时空分布影响因素做了简要分析.     

近55a新疆植被净初级生产力的时空变化

利用大气植被相互作用模型AVIM2分析了时间长度为55 a、空间分辨率为0.05°×0.05°的新疆植被净初级生产力(NPP),分析了气候变化下NPP的时空演变特征,并研究了其与气温和降水量的关系。结果表明,(1)近55 a新疆NPP平均值为92.4 gC·m~(-2),其中1993年最高为107.1 gC·m~(-2);2014年最小为79.0 gC·m~(-2)。近55 a新疆NPP总量的时间动态变化呈缓慢增加趋势,每10 a的递增速率约为1.8 gC·m~(-2)。(2)夏季是NPP最大的季节,其次是秋季,春季列第三位。山区NPP值较平原高。(3)新疆NPP对降水量变化呈显著正相关,气温的变化对NPP的影响不显著,说明降水的增加相对气温的升高,对新疆植被净初级生产力的变化有着更加积极的影响。     

普宁市植被净初级生产力对气候变化的响应

根据普宁市1960～2009年气象资料,分析气候要素的变化趋势,利用Thomthwaite Memoria模型,分析普宁市近50年来植被净初级生产力的变化规律,结果表明:普宁市年平均气温以0.0267℃/年的速度递增,年降雨量以0.7221 mm/a的速度缓慢增多,年日照时数变化趋势为逐年递增,年相对湿度变化趋势是逐年...     

青藏高原大气一植被相互作用的模拟试验 Ⅱ.植被叶面积指数和净初级生产力

利用大气-植被相互作用模式AVIM对青藏高原上30个站点进行模拟计算,给出了青藏高原上植被叶面积指数和净初级生产力的分布特征.模拟结果表明,高原上叶面积指数、净初级生产力由东南向西北减少,模拟和观测的分布相一致.分析指出,青藏高原净初级生产力的分布决定于水热条件的共同作用,降水充沛、温度适宜的青藏高原东南部净初级生产力较高,而青藏高原西北部由于降水过少或温度过低,初级生产力很低.     

基于CMIP5模式安徽省植被净初级生产力预估

利用耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）中5个全球气候模式3种典型浓度路径（RCPs）预估结果,基于植被净初级生产力模型,估算安徽省21世纪近期（2018—2030年)、中期（2031—2050年）和远期（2051—2099年）植被净初级生产力及其对气候变化的响应。结果表明：对不同模式在安徽省模拟能力的评估可知,气温以多模式集合模拟效果优于单个模式,MIROC-ESM-CHEM对降水的模拟能力较好。未来安徽省将持续变暖,北部变暖幅度高于南部,其中RCP8.5情景下变暖趋势更显著;全省降水量将增加,南部增加多于北部。随着气候趋于暖湿化,植被净初级生产力总体增加;与基准年相比,21世纪近期增加不明显,中后期显著增加,空间上南部增加总体高于北部。从气候变化响应来看,安徽省植被净初级生产力与降水量和平均气温均显著相关,并且对降水量的响应程度更高。     

干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力的影响

为了探讨干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力（Net Primary Productivity, NPP）的影响,本文基于2000～2020年12个月尺度的标准化降水蒸散指数（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI）和同一时期的MODIS(Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer) NPP数据,运用Theil-Sen趋势分析和MannKendall非参数检验方法对干旱与NPP时空变化特征进行分析,并采用相关分析方法探讨干旱对锡林郭勒草原NPP的影响。结果表明：锡林郭勒草原气候整体呈湿润趋势,东部较西部更为明显;NPP呈增加趋势,由东北向西南递减;SPEI与NPP呈正相关的面积达99.88%,说明植被状况随着干旱的缓解整体趋于好转;时间上,SPEI与不同植被类型NPP均呈显著正相关,其中相关性最大的是典型草原;干旱的发生会造成NPP损失,其减少幅度随干旱强度和面积的增加而上升。研究结果可为应对气候变化、抗灾减灾等工作提供科学依据。     

澳大利亚植被覆盖对亚澳季风影响的数值模拟(II):对东亚夏季风环流的影响

在文献[1]的基础上,对澳大利亚大陆植被覆盖变化对北半球夏季越赤道气流和东亚季风环流季节变化的影响进行了研究。结果表明,植被覆盖变化对东亚季风建立前后南风越赤道气流建立时间、强弱和南半球主要环流系统都有显著的影响。绿化导致了索马里越赤道气流的建立提前,增强了不同时期南风越赤道气流的强度,但对90°E以东来自澳大利亚高压的几支越赤道气流影响不大。同时,绿化促使南半球澳大利亚高压和马斯克林高压提前建立,西太平洋副热带高压北进提前,且强度减弱,导致西南气流更容易深入东亚内陆和西太平洋。这些影响促使盛夏期西南亚季风的影响区域和强度都有所扩展,对东南季风则影响不大。沙漠化则使索马里气流略微减弱,西太平洋副热带高压在春夏季节则一直偏强,至7月中旬,才有明显东撤,阻碍了越赤道气流的北上,西南季风在此影响下强度和影响范围均有所缩减。     

中国西部植被覆盖变化对北方夏季气候影响的数值模拟

植被覆盖的变化是气候变化的成因之一,植被改变对气候的反馈可能会加强或者减缓气候的变化.文中利用CCM3全球气候模式以及20世纪70年代和90年代中国西部的植被覆盖资料进行数值模拟试验,研究了这两个时期植被变化对北方夏季区域气候的影响.模拟结果表明:植被增加的地方,地面吸收的辐射通量增加;植被减少的地方,地面吸收的辐射通量减少.地面辐射平衡的变化造成局地大气热量异常,并引起周边大气热量的调整,从而导致东亚地区夏季大气环流异常.相对于70年代的植被状况,用90年代植被模拟的北方地区对流层上层为异常气旋性环流,而中、低层为异常反气旋环流,东北亚到中国东部盛行异常北风,同时西太平洋副热带高压强度偏弱、位置偏南.这种异常环流特征说明模拟的90年代中国东部夏季风明显减弱,异常的环流形势造成华北和东北地区夏季水汽输送减少,水汽辐合减弱,年降水量减少了40 mm,呈现减少的特征,这是和观测事实是比较吻合的.降水和环流的异常还造成华北和东北夏季平均地面气温降低了0.4-0.8℃.因此近30年来中国西部植被变化可能是东亚夏季风年代际变化以及北方夏季降水减少的一个重要因素.     

用 IAP／LASG GOALS模式模拟CO2增加引起的东亚地区气候变化

Two simulations, one for the control run and another for the perturbation run, with a global coupled ocean-atmosphere-land system model (IAP / LASG GOALS version 4) have been carried out to study the global warming, with much detailed emphasis on East Asia. Results indicate that there is no climate drift in the control run and at the time of CO2 doubling the global temperature increases about 1.65℃. The GOALS model is able to simulate the observed spatial distribution and annual cycles of temperature and precipitation for East Asia quite well. But, in general, the model underestimates temperature and overestimates rainfall amount for regional annual average. For the climate change in East Asia, the temperature and precipitation in East Asia increase 2. l℃ and 5% respectively, and the maximum warming occurs at middle-latitude continent and the maximum precipitation increase occurs around 25°N with reduced precipitation in the tropical western Pacific.     

The Early Summer Seasonal Change of Large－scale Circulation over East Asia and Its Relation to Change of The Frontal Features and Frontal Rainfall Environment During 1991 Summer

ＴｈｅＥａｒｌｙＳｕｍｍｅｒＳｅａｓｏｎａｌＣｈａｎｇｅｏｆＬａｒｇｅ－ｓｃａｌｅＣｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｏｖｅｒＥａｓｔＡｓｉａａｎｄＩｔｓＲｅｌａｔｉｏｎｔｏＣｈａｎｇｅｏｆＴｈｅＦｒｏｎｔａｌＦｅａｔｕｒｅｓａｎｄＦｒｏｎｔａｌＲａｉｎｆａｌｌＥ...     

The resilience of annual vegetation primary production subjected to different climate change scenarios

We examined if climate change in two dry ecosystems—Mediterranean (DME) and Semiarid (SAE)—would cause substantial reduction in the production of annual vegetation. Field measurements and computer simulations were used to examine the following six climate change scenarios: (1) rainfall amount reduction; (2) increases of 10 % in annual evaporation rate and 5 % in annual temperature; (3) increase in magnitude of rainfall events, accompanied by reductions in frequency and seasonal variation; (4) postponement of the beginning of the first rainfall event of the growing season; (5) long dry spells during the growing season; and (6) early ending of the growing season. The results revealed the following outcomes. a) Reduction by 5–35 % in annual rainfall amount did not significantly affect productivity in the DME, but a large (25–35 %) decrease in rainfall would change vegetation productivity in the SAE and lead to a patchier environment. b) Similar results were observed: when temperature and evaporation rate were increased; when the magnitude of rainfall events increased but their frequency decreased; and during a long mid-season dry spell. c) In both ecosystems, changes in the temporal distribution of rainfall, especially at the beginning of the season, caused the largest reduction in productivity, accompanied by increased patchiness. d) Long-term data gathered during the last three decades indicated that both environments exhibited high resilience of productivity under rainfall variability. These results imply that the response of dry ecosystems to climate change is not characterized by a dramatic decrease in productivity. Moreover, these ecosystems are more resilient than expected, and their herbaceous productivity might undergo drastic changes only under more severe scenarios than those currently predicted in the literature.     

Estimating climate change effects on net primary production of rangelands in the United States

The potential effects of climate change on net primary productivity (NPP) of U.S. rangelands were evaluated using estimated climate regimes from the A1B, A2 and B2 global change scenarios imposed on the biogeochemical cycling model, Biome-BGC from 2001 to 2100. Temperature, precipitation, vapor pressure deficit, day length, solar radiation, CO₂ enrichment and nitrogen deposition were evaluated as drivers of NPP. Across all three scenarios, rangeland NPP increased by 0.26 % year^?1 (7 kg C ha^?1 year^?1) but increases were not apparent until after 2030 and significant regional variation in NPP was revealed. The Desert Southwest and Southwest assessment regions exhibited declines in NPP of about 7 % by 2100, while the Northern and Southern Great Plains, Interior West and Eastern Prairies all experienced increases over 25 %. Grasslands dominated by warm season (C4 photosynthetic pathway) species showed the greatest response to temperature while cool season (C3 photosynthetic pathway) dominated regions responded most strongly to CO₂ enrichment. Modeled NPP responses compared favorably with experimental results from CO₂ manipulation experiments and to NPP estimates from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Collectively, these results indicate significant and asymmetric changes in NPP for U.S. rangelands may be expected.     

环杭州湾地区自然植被净初级生产力的变化特征及其成因

利用1971—2006年环杭州湾地区25个气象站的降水、温度和云量资料及全球CO2年平均体积分数资料,采用LPJ全球动态植被模式（Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model）,通过模拟环杭州湾地区的植被年净初级生产力（Annual Net Primary Productivity,ANPP）,分析了该地区ANPP的变化特征,并探讨了植被ANPP变化的可能原因。结果表明：1）就环杭州湾地区,36a间植被ANPP均表现出不同程度的增加,尤其以嘉兴市北部、绍兴市东部较明显;全区平均增加速率为1.5243g·m-2·a-2;2）通过多元线性回归分析发现,环杭州湾地区平均云量与植被ANPP的关系最为密切,偏相关系数为-0.5175,而温度、降水与植被ANPP的关系不明显;同时,植被ANPP对气候变化的响应存在一定的地域性差异;3）在全区平均情况下,36a间由温度下降、降水增加、云量减小、CO2体积分数升高引起的植被ANPP变化趋势分别为-0.0813、-0.0171、0.7601、0.8673g·m-2·a-2,其对应的贡献率分别为-5.18%、-1.09%、48.38%、55.21%。由此可见,该地区植被ANPP变化的主要强迫因子是CO2体积分数和云量,而降水变化对植被ANNP的变化作用不大。     

对流层上层东半球副热带西风急流与副热带(南亚)高压的关系

用NCEP/NCAR月平均再分析资料对南亚高压和对流层上层西风急流的季节变化及盛夏两类型态进行对比。结果表明,南亚高压和西风急流中心都有从冬到夏的西移北进和从夏到冬的东退南撤,急流中心位于南亚高压中心北侧。东亚夏季风盛行期间南亚高压中心的北移提前于西风急流中心的北移,二者的强度呈反相的季节变化。一般情况下,伊朗高压对应西部急流型,青藏高压对应东部急流型。典型东、西部急流年份中高纬气温及高度场的差异表明气压梯度力强弱对比是急流东西型变化的主要原因,南亚高压的位置基本上决定了急流中心的型态,但由于南亚高压具有"趋热性",而急流的移动符合热成风的规律,因而二者的热力影响机制有所不同。     

东亚-太平洋地区环流场和热力场由冬向夏转换的过程特征及其可能机制

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和青藏高原逐日视热源资料,分析了东亚 太平洋地区对流层热力场和环流场的季节特征.结果表明,东亚-太平洋热力场上呈现出冬、夏半年反向的特征,冬半年热力格局为“西冷东暖”,夏半年则转为“西暖东冷”,冬半年向夏半年的过渡发生在3月底4月初,相应地,我国东部上空视热源也从冷却转为加热.热力场季节转换的同时,对流层各层环流形势也发生了调整:低层大陆冷高压减弱、东移,太平洋副热带高压显著西伸,形成东亚-西太平洋35°N以南一致的南风区;中层西风带发生了长波调整,由冬季“三槽型”向夏季“四槽型”过渡,西风急流减弱、北移;高层反气旋中心史替,我国上空偏南风由偏北风替代.环流的演变自低层向高层推进,下垫面感热加热的季节变化引起了低层环流的调整以及上升运动的发展,与上升运动相伴的凝结潜热释放则增强了东亚上空的热源,进一步加强了“西暖东冷”的热力格局,从而推进中高层环流的演变.环流调整的时间与东亚副热带季风雨带建立的时间一致,因此,由热力场季节变化引起的对流层环流形势的调整可看成是东亚副热带夏季风环流型的建立过程.