冬小麦种植区域的可能变化对黄淮海地区农业水资源盈亏的影响

气候变化背景下,冬小麦适宜品种和种植区域的变化将影响流域农业水资源配置。利用IPCC CMIP5三种排放情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)的多模式集成数据,分析2011-2059年黄淮海地区冬小麦适宜品种、种植范围和农业种植模式的可能变化,并以研究区二级子流域为单元,采用VIP模型预测冬小麦种植区域的可能变化对其蒸散量、灌溉需水量和流域农业水资源盈亏的影响。结果显示:冬性和弱冬性品种将可能逐渐取代强冬性品种,冬小麦种植区逐步北移,北部地区的种植面积可能增加,而南部地区的种植面积则可能缩减。研究区北部冬小麦种植面积扩张将可能加剧海河流域农业的用水紧张,三种情景下2050s海河流域的农业用水缺口将增加3.7×10~8～34.0×10~8m~3。未来水分将取代热量成为海河流域北部地区冬小麦种植面积扩张的主要限制因素。南部地区双季稻种植面积可能扩张,流域水分盈余将减少。黄淮海地区冬小麦种植格局需要逐步调整以适应气候变化。     

未来气候变化情景下中国气候生长期演变

利用1971—2010年中国气温数据和区域协同降尺度试验东亚地区项目组RCP 4. 5和RCP 8. 5情景下未来气候预估数据,分析了5℃为界限温度表征的气候生长期演变规律。结果表明:(1) 1971—2010年,全国大部分地区气候生长期略有增加,生长期开始日期提前为主要特征;(2)在RCP 4. 5情景下,气候生长期开始日期的提前主要表现在华东和华中地区以及青藏高原地区,结束日期的推迟表现在青藏高原地区中部、南部和东部以及新疆的“三山地区”,推迟日数均在30 d以上;(3)在RCP 8. 5情景下,气候生长期开始日期受影响范围在RCP 4. 5情景的基础上有所增加,变化日数大幅增加,结束日期则是长江流域以北及青藏高原地区变化日数均较大,长江流域以北和青藏高原地区的气候生长期     

气候变暖对甘肃种植业结构和农作物生长的影响

采用对农作物生长有指标意义的≥10℃积温和<0℃负积温与农作物适宜种植面积、生长发育速度及产量进行对比统计分析研究,得出气候变暖对农作物种植结构发生了较大改变,冬小麦西伸北扩,棉花面积迅速扩大,多熟制向北和高海拔地区推移。农作物生长发育速度发生了明显变化,春播作物提早播种,喜热和喜温作物生育期延长,越冬作物推迟播种,生育期缩短。喜热作物棉花气候产量明显增加。     

CMIP5全球气候模式对华北平原气候的模拟和预估

以气候变暖为主要特征的全球气候变化对自然环境和农业生产有重要影响,准确预估未来不同气候情景下的气候变化能为应对其带来的负面影响提供必要的数据基础和科学依据。该文通过统计降尺度方法对CMIP5中33个全球气候模式(GCM)的未来气候情景数据进行时空降尺度处理,得到逐日站点数据,并基于多模式集合预估华北平原在两个典型气候情景(RCP4.5和RCP8.5)下未来气候变化的时空特征。结果表明:在时间变化上,2040年后温度在情景RCP8.5下的增幅远高于情景RCP4.5,至21世纪末增幅达到最高;太阳总辐射量变化趋势呈现明显的"减少—增加—稳定"特征;未来降雨量呈微弱上升趋势。在空间变化上,东部和西南部地区未来最高温度增幅最高,最低温度增幅呈现自西南向东北递增的空间格局;太阳辐射增幅表现为明显的"北低南高",而降雨增幅自西北向东南递减。2040s(2031-2060)阶段各主要气候因子(温度、太阳辐射和降雨)增幅较小,而2080s(2071-2100)阶段增幅加大;不同气候情景下各气候因子增幅差异较大,温度和降雨在情景RCP8.5下的增幅明显高于RCP4.5,而太阳辐射在情景RCP4.5下的增幅高于RCP8.5。     

气候与土地利用变化对汉江流域径流的影响

作为联结大气圈和地圈的纽带,水文循环同时承受气候变化和土地利用/覆被变化(LUCC)的双重影响,然而大多数的水文响应研究主要关注未来气候变化对径流的影响,忽略了未来LUCC的作用。因此,本文的研究目的是评估未来气候变化和LUCC对径流的共同影响。首先采用2种全球气候模式(BCC-CSM1.1和BNU-ESM)输出,基于DBC降尺度模型得到未来气候变化情景;然后,利用CA-Markov模型预测未来LUCC情景;最后,通过设置不同的气候和LUCC情景组合,采用SWAT模型模拟汉江流域的未来径流过程,定量评估气候变化和LUCC对径流的影响。结果表明:①未来时期汉江流域的年降水量、日最高、最低气温相较于基准期(1966—2005年),在RCP 4.5和RCP 8.5浓度路径下,分别增加4.0%、1.8℃、1.6℃和3.7%、2.5℃、2.3℃;②2010—2050年间,流域内林地和建设用地的面积占比将分别增加2.8%和1.2%,而耕地和草地面积占比将分别减少1.5%和2.5%;③与单一气候变化或LUCC情景相比,气候变化和LUCC共同影响下的径流变化幅度最大,在RCP 4.5和RCP 8.5浓...     

气候变化下的孑遗植物裸果木(Gymnocarpos przewalskii)适宜生境分布

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)为濒危孑遗植物,对荒漠生态系统具有重要意义。以生态位理论为基础,利用BIOMOD2建模平台中的5个模型算法(MaxEnt、RF、GBM、GAM、CTA)结合3大类19个环境气候因子数据构建组合物种分布模型模拟该物种在基准气候条件下的分布,并进一步预测在不同气候变化情景下分布范围的变化,进而为该物种原生产地保护及人工种植提供依据。结果表明:(1)Bio3(等温性)、Bio11(最冷季平均温度)、Bio12(年降水量)、Bio19(最冷季降水量)、slope(坡度)、T_caso4(表土硫酸钙含量)、T_gravel(表土砾石含量)、Tusda(表层土壤USDA分类)为影响该物种适宜生境分布的主要环境因子;(2)基准气候条件下,中国西北地区裸果木适宜生境面积约为0.59×10~6 km~2,主要分布于河西走廊及其周边区域,在塔里木盆地边缘也有较为集中的适宜生境分布。(3)在气候变暖的情景下该物种适宜生境面积略有增加,且不同气候变化情景差异较小,适宜生境整体北移。     

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。     

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。     

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。     

气候变化对淮河流域水资源及极端洪水事件的影响

利用法国国家气象研究中心气候模型（Centre National de Recherches Météorologiques Climate Model, CNRM）典型代表性浓度路径（Representative Concentration Pathway, RCP）情景资料和可变下渗容量模型（Variable Infiltration Capacity Model,VIC）,分析了淮河流域未来气温、降水、水资源及可能洪水的变化趋势。结果表明,淮河流域未来气温将持续升高,RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下未来2021~2050年较基准期（1961~1990年）升幅分别约为1.13℃、1.10℃和1.35℃;流域降水可能呈现略微增加趋势,3种排放情景下2021~2050年降水较基准期将分别增加5.81%、8.26%和6.94%;VIC模型在淮河流域具有较好的适用性,能较好地模拟淮河流域的水文过程,在率定期和检验期,模型对王家坝站和蚌埠站模拟的水量相对误差都在5%以内,日径流过程的Nash-Sutcliffe模型效率系数（NSE）在0.70以上,月径流过程的NSE达到0.85以上。气候变化将导致淮河流域水文循环强度增加,流域水资源总体将可能呈增加趋势,王家坝站和蚌埠站断面洪水事件的发生可能性将增大。     

修订后水分盈亏指数在甘肃省冬小麦干旱监测中的应用

提高西北旱作农业干旱监测准确性和时效性,对农业生产防灾减灾有重要意义。利用甘肃省3个农业气象观测站长期土壤水分和冬小麦生育状况观测资料、1971—2016年43个冬小麦种植县气象观测资料及产量资料,基于冬小麦播前底墒和生育期水分盈亏量修订了作物水分盈亏指数,并确定了干旱等级指标,改进后作物水分盈亏指数与土壤贮水和冬小麦减产率高度相关,能更准确的反映甘肃省冬小麦干旱实况,并利用ArcGIS分析了近46 a甘肃省冬小麦不同生育期、不同等级干旱发生频率的时空分布特征。结果表明：甘肃省冬小麦从播种至开花期随着发育期推移,呈现干旱频率增加、范围扩大的趋势,多以中旱居多,其中拔节—开花期发生面积最大,陇中、庆阳市北部、平凉市西部、天水市西部、陇南市南部干旱出现频率较高;开花—成熟期随着降水量增加干旱发生频率减少、程度减轻。     

气候变化对6种荒漠动物分布的潜在影响

分析气候变化对动物分布的影响,对气候变化影响下保护生物多样性具有重要的意义。利用CART(classification and regression tree,分类和回归树)模型,采用A2和B2气候变化情景,模拟分析了气候变化对鹅猴羚（柴达木亚种）、鹅猴羚（南疆亚种）、草原斑猫、蒙古野驴、石貂和野骆驼适宜分布范围及空间分布格局影响。结果显示,气候变化下,这些动物目前适宜分布范围将缩小,到2081—2100年时段,鹅猴羚（南疆亚种）、草原斑猫和蒙古野驴变化幅度最大,鹅猴羚（柴达木亚种）、石貂和野骆驼次之。另外,从1991—2020年时段到2081—2100年时段,鹅猴羚（柴达木亚种）、石貂和野骆驼新适宜及总适宜分布范围随时间段呈增加趋势,其他动物这些范围呈现减小的趋势。蒙古野驴目前适宜分布区西部、北部、南部和东南部一些区域将不适宜,新适宜分布范围将向青海西北部和西藏西部扩展;鹅猴羚（南疆亚种）适宜分布区极大破碎化,新适宜范围在新疆西部、北部及昆仑山呈零星分布;草原斑猫目前适宜区南部、西部和东部一些区域将不适宜,新适宜分布范围将向目前适宜分布区西部、北部、南部扩展;其他动物主要是目前适宜分布区南部及东南部一些区域不适宜,新适宜分布区将向目前分布区西部、西北和北部扩展。这些动物适宜分布范围变化与我国年均气温和降水量变化相关性不一致,多数物种相关性较低,并且这些物种适宜分布范围没有随年均气温变化和降水量变化而线性改变,多数物种回归关系决定系数较小。结果说明,气候变化背景下,近期将使这些动物适宜分布范围减少,新适宜分布范围增加,分布空间格局改变。     

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)分布对气候变化的响应及其种植适宜性

基于生态位理论与MaxEnt模型,分析影响黑果枸杞(Lycium ruthenicum)分布的主要气候因子,划分其适宜种植区,并探究气候变化对黑果枸杞种植适宜性的影响,进而为引种驯化黑果枸杞提供理论依据和技术支持。结果表明:(1)影响黑果枸杞种植分布的主要因子为最热季降水量、温度年较差、年平均气温、最冷季平均温度、降水量的季节性变化、最湿月降水量、最干季平均温度、年降水量及海拔。(2)在当前气候情景下,黑果枸杞的适宜种植区面积约为207 382.8km2,主要分布在河西走廊及其周边、柴达木盆地、塔里木盆地、准格尔盆地、吐鲁番盆地。(3)在未来不同的温室气体排放情景下,黑果枸杞的适宜种植面积均有不同幅度的扩大,但不受气候变化影响的黑果枸杞适宜种植区面积将逐渐减小。     

西藏沙棘（Hippophae thibetana）潜在地理分布及其对未来气候变化的响应模拟

气候变化影响植物物种地理分布,研究不同气候情景下物种的地理分布有助于物种保护和资源合理利用。为准确了解西藏沙棘(Hippophae thibetana)种植适宜生境,本研究收集了118个西藏沙棘种群分布点、19个气候因子和3个地形因子数据,利用MaxEnt(最大熵)模型和ArcGIS软件平台模拟了当前气候情景下西藏沙棘的适宜生境,探讨影响其生长的主导因子及阈值,并对其在4种不同气候情景下2041—2060年和2061—2080年的适宜生境进行预测。结果表明:(1)当前西藏沙棘高适宜生境和适宜生境面积分别为33.32万km~2和51.65万km~2,主要分布于青藏高原,集中在西藏、四川、青海和甘肃;(2)影响西藏沙棘地理分布的主导因子是海拔、最湿季降水量、最冷季平均温度,其中各因子的适宜生长阈值分别为:海拔2 500—4 800 m,最湿季降水量200—420 mm,最冷季平均温度-12—0℃;(3)未来不同气候情景下,西藏沙棘的高适宜生境、适宜生境和低适宜生境面积均出现缩减。该研究有助于西藏沙棘的野生资源保护、开发利用和扩大种植。     

未来气候情景下中国植被净初级生产力稳定性及气候影响

中国陆地生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,植被净初级生产力(NPP)是重要碳循环分量。但对中国植被NPP未来变化趋势、稳定性及应对气候变化机制的研究尚少见报道。本文应用前期发展的生态系统过程模型CEVSA-RS,分别模拟了RCP4.5和RCP8.5气候情景下2006—2099年中国植被NPP,利用分段线性回归分析NPP年际变化转折点,采用滑动窗口法分析NPP稳定性的变化及气温和降水的影响。结果表明：(1)中国植被NPP在RCP4.5和RCP8.5气候情景下的总量分别为4.41 Pg C a^-1和4.40 Pg C a^-1,季风区分别贡献了总量的72.8%和73.4%。(2)两种情景下NPP年际变化均为先增后减,转折点分别为2062年和2055年;转折年份之前NPP分别以5.3 g C m-210a^-1、6.5 g Cm-210a^-1显著增加,后以前期的4.28倍和2.57倍速率下降。(3)两种气候情景下滑动窗口计算的NPP稳定性分别以-2.9%10a^-1和-4.3%10a<...     

气候变化下蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)适宜生境预测

蒙古沙拐枣(Calligonum mongolicum)是中国干旱、荒漠地区主要的防风固沙植物,预测该气候变化对其地理分布范围的影响,对中国荒漠化防治工作具有指导意义。采用获得的蒙古沙拐枣108个种群分布数据和22个气候环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型软件预测蒙古沙拐枣在当前、2041-2060年及2061-2080年在中国干旱区的潜在地理分布,探究气候变化对该物种分布的可能影响。结果表明:(1)影响蒙古沙拐枣分布的主要气候环境因子为年降水量、年平均气温、气温年较差、最干季降雨量以及海拔;(2)目前,蒙古沙拐枣的适宜生境面积约为5.4×10^5 km^2,高适宜生境为7×10^4 km^2,主要分布在新疆塔里木盆地、准噶尔盆地边缘地带、甘肃河西走廊及其周边、腾格里沙漠;(3)在未来气候变化的情景下,蒙古沙拐枣的适宜生境范围大幅增加,适宜生境向高纬度地区移动,高适宜生境集中分布于甘肃河西走廊以及腾格里沙漠地区,且呈带状分布。     

气候变化对石羊河流域农业生产的影响

用石羊河流域气象站47 a气象观测资料和武威农试站37 a农作物生育资料,探讨流域气候变化背景下农业气象、水文变化特征及对作物布局、生育和产量形成的影响。结果表明:流域内≥10℃积温呈逐年代增加趋势,热量条件好转;气候干旱指数呈逐年代增大趋势,暖干化明显;来水量呈逐年代减少趋势,水问题日趋严重;受气候变暖的影响,易受旱害的高耗水作物春小麦种植面积减小,耐旱、喜温的经济作物玉米、棉花种植面积扩大;春小麦生育进程加快,生育期缩短,对产量形成不利,反之,对喜温作物玉米、棉花等提高产量和品质有利。     

多模式气候预估对华北冬小麦产量模拟的不确定性分析

基于CMIP5的多模式气候预估资料,应用集合方法,评估了未来中国华北地区冬小麦产量受气候变化影响的不确定性,并给出未来中国华北冬小麦增产或减产可能的概率。利用CMIP5的15个全球气候模式2006-2030年4种排放情景的54组逐日气候预估结果,运用CERES-Wheat模型模拟了未来华北地区冬小麦的产量。结果表明,气温的预估结果较好,降水量和太阳辐射的气候预估值的不确定性较大。河北、山东和河南的3个代表点小麦产量的模拟集合表明,未来冬小麦产量年际波动较大,以弱增产的概率为主,但是随气候变化的冬小麦产量的低产概率明显上升。最后本文还给出了2011-2030年间华北地区冬小麦产量不同等级的概率分布。     

气候变化下基于物种与植物耦联机制的小白额雁(Anser erythropus)潜在生境及适宜性研究--以长江流域中下游为例

气候变化和人类活动通过改变物种生境而影响物种多样性。小白额雁是长江流域中下游的一种具有较高生态价值的食草型濒危候鸟,受气候变化和人类活动威胁。本文以小白额雁为代表性物种,定量分析了气候变化对长江流域中下游候鸟潜在生境及适宜性空间分布格局的影响。采用Maxent模型模拟了当前情景和全球环流模型(GCMs)气候场景下小白额雁潜在生境及其适宜性分布。研究结果表明,小白额雁分布特征与其栖息地周边植物分布呈显著相关关系;运用Maxent模型模拟小白额雁六种主要食源植物的分布特征,并将其结果作为环境变量,将显著改善小白额雁潜在生境及其适宜性模型的模拟性能;在两种典型浓度情景(RCP 2.6和RCP8.5)下,2070年小白额雁潜在生境适宜性面积将下降。为应对气候变化对小白额雁的影响,应采取更加合理的管理措施和保护政策,包括调整保护区的大小、形状和用途。     

气候变化下基于物种与植物耦联机制的小白额雁(Anser erythropus)潜在生境及适宜性研究——以长江流域中下游为例（英文）

气候变化和人类活动通过改变物种生境而影响物种多样性。小白额雁是长江流域中下游的一种具有较高生态价值的食草型濒危候鸟,受气候变化和人类活动威胁。本文以小白额雁为代表性物种,定量分析了气候变化对长江流域中下游候鸟潜在生境及适宜性空间分布格局的影响。采用Maxent模型模拟了当前情景和全球环流模型(GCMs)气候场景下小白额雁潜在生境及其适宜性分布。研究结果表明,小白额雁分布特征与其栖息地周边植物分布呈显著相关关系;运用Maxent模型模拟小白额雁六种主要食源植物的分布特征,并将其结果作为环境变量,将显著改善小白额雁潜在生境及其适宜性模型的模拟性能;在两种典型浓度情景(RCP 2.6和RCP8.5)下,2070年小白额雁潜在生境适宜性面积将下降。为应对气候变化对小白额雁的影响,应采取更加合理的管理措施和保护政策,包括调整保护区的大小、形状和用途。