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。     

中国典型等降水量线年代际空间演变

基于1960-2013年中国573个气象站的月降水量数据,选用普通克里金插值法生成典型等降水量线(200、400,800 mm),从等降水量线移动距离和移动趋势的角度分析了中国近54年典型等降水量线的时空演变特征。结果表明:(1) 200、400,800 mm等降水量线近54年的空间分布大致呈东北-西南走向,且从西北到东南有序排列。(2) 200 mm等降水量线在宁夏平原和西藏中西部波动强烈,且均有向东和向南偏移趋势。200 mm等降水量线在宁夏平原20世纪70、80年代、21世纪初东移,20世纪90年代、21世纪10年代初西移。西藏中西部自20世纪80年代起200 mm等降水量线有西移和北移态势,新疆北部200 mm等降水量线范围不断扩大。(3) 400 mm等降水量线在华北中东部波动强烈,20世纪70年代、21世纪00年代东移,20世纪80、90年代和21世纪10年代初西移,且整体有向东和向南的偏移趋势,但年代际波动大。(4) 800 mm等降水量线在秦岭-淮河一线波动强烈,20世纪80年代、21世纪00年代北移,20世纪70、90年代、21世纪10年代初南移,且纬度降低趋势较明显。     

一种新的气候变化敏感区的定义方法与预估

气候变化敏感区的研究是气候变化研究的一个重要方向,前人对气候变化敏感区的定义大多基于单一的指标,而对综合性指标研究较少。基于柯本气候分类法所划分出的中国气候类型分布及其变化频次,提出一种新的气候变化敏感区定义方法,并使用该方法划分中国的气候变化敏感区,气候类型变化频繁的区域被认为是敏感区。选取CESM模型中等碳排放（RCP 4.5）下的模拟数据计算2006-2013年、21世纪40年代和90年代气候类型的变化,以此预估未来30~80年间气候变化敏感带的变化。结果显示：依据本文提出的方法划分的气候变化敏感区,与降水变化敏感区有较好拟合;中国气候变化最敏感的区域分布在黑河腾冲线附近、秦岭淮河一线、青藏高原西部和天山以北部分地区,气候最为稳定的区域分布在青藏高原中东部、昆仑山、祁连山以北、天山以南、贺兰山以西的大片区域和大兴安岭附近;未来30~80年间,西部（贺兰山、横断山以西）地区气候变化敏感区基本不变,而东部地区的气候变化敏感区则逐渐向北偏移。     

21世纪初中国主要余粮区的空间格局特征

利用2000~2003年分县统计数据,以人均占有量为指标,重点研究21世纪初中国粮食主产区的空间格局及区域差异。研究结果表明：20世纪90年代后期以来,中国粮食生产重心进一步北移,同时出现“西扩”趋势。目前,20世纪90年代后期国家确立的粮食生产大县中近1/3人均粮食占有量已不足400kg,多分布在南方。全国3/4左右的余粮集中出产在东北地区、华北平原中南部地区、西部干旱、半干旱地区;2/3的余粮地区位于环境变化敏感地区,粮食产量波动大。这些地区的粮食丰歉直接影响到全国粮食市场价格的波动,中国粮食安全自然风险增大。加强上述地区的环境变化及粮食安全的自然风险研究,提高适应环境变化能力势在必行。     

中国植物地理学研究进展与展望

中国植物地理学从20世纪20年代初创到当前繁荣经历了100年的发展,近30年来测序技术和生物信息技术的进步,促进了分类、进化和生态等学科交叉融合,中国植物地理学在诸多方面取得了突破性进展,主要包括：① 植物类群和区系在中国整体上按纬度、经度和海拔呈现出规律性;物种丰富度、系统发生多样性和特有性热点集中分布在南部山地,少数分布在北方山地和干旱地区。② 关于大尺度植物多样性格局及形成机制,多数热带起源科的物种多样性格局受冬季低温的限制,而多数温带起源科的物种多样性格局由末次冰期以来的气候变化主导;中国山地植物和群落具有显著的垂直地带性和空间分布异质性,热量因子是中国高山植物区系地理分异的首要气候因子。③ 中国大多数现生被子植物属（约66%）是在中新世及其以后分化;500 mm年等降水线是中国植物区系年龄和植被分区最重要的分界线;中国植物区系、区系中的特征或关键类群的起源和多样化与青藏高原抬升和亚洲季风加强密切相关。未来,时间和空间的结合仍是植物地理学研究的主旋律,类群、群落和区系分化时间的估算及物种分布数据的分辨率是研究者关注的焦点,植物大数据的持续积累和完善将为学科发展提供强大动力和广阔前景。     

福建省维管束植物物种多样性及其分布格局

截至2011年7月,福建省发现的维管束植物有250科1611属4839种（含亚、变种）,是中国植物多样性较为丰富的省份之一．福建维管束植物主要集中分布在武夷山脉和戴云山脉地区,其中武夷山脉北段具有物种丰富度高、特有种多等特点,是中国11个具有全球意义的生物多样性保护的关键区之一．武夷山脉中段是福建省自然保护区分布最为密集的区域,也是福建省植物物种多样性最为丰富的地区．以福建戴云山国家级自然保护区为核心的戴云山脉中段,分布着大面积的南亚热带季风常绿阔叶林,有着丰富的植物多样性,位于戴云山脉南段的博平岭则是福建省南亚热带雨林森林生态系统的典型分布区,其植物种类在福建省植物物种多样性中独树一帜．分布在福建滨海湿地的维管束植物虽然种类不多,但地域特色显著,是福建维管束植物的重要组成部分．     

福建省维管束植物物种多样性及其分布格局

截至2011年7月,福建省发现的维管束植物有250科1611属4839种（含亚、变种）,是中国植物多样性较为丰富的省份之一．福建维管束植物主要集中分布在武夷山脉和戴云山脉地区,其中武夷山脉北段具有物种丰富度高、特有种多等特点,是中国11个具有全球意义的生物多样性保护的关键区之一．武夷山脉中段是福建省自然保护区分布最为密集的区域,也是福建省植物物种多样性最为丰富的地区．以福建戴云山国家级自然保护区为核心的戴云山脉中段,分布着大面积的南亚热带季风常绿阔叶林,有着丰富的植物多样性,位于戴云山脉南段的博平岭则是福建省南亚热带雨林森林生态系统的典型分布区,其植物种类在福建省植物物种多样性中独树一帜．分布在福建滨海湿地的维管束植物虽然种类不多,但地域特色显著,是福建维管束植物的重要组成部分．     

基于遥感的黑龙江省西部水稻、玉米种植范围对温度变化的响应

利用多时相遥感数据,生成黑龙江西部地区1988年和1998年两个序列的农作物种植范围图,结合相应时段的该地区≥10℃积温数据进行分析。研究表明,黑龙江省西部地区农作物种植结构对气候变暖有明显的响应变化:随着等温线的大幅度整体北移,水稻的种植北界随着≥10℃积温的2200℃等温线向北移动约1.5个纬度,水稻集中种植区随≥10℃积温的2300~2400℃等温线北移约1个纬度;分布在≥10℃积温2800℃等温线和2400℃等温线附近的两个玉米密集种植区随着上述两条等温线北移1个纬度左右。在上述玉米、水稻种植范围北移过程中,同时出现玉米的种植区被新增的水稻种植区大范围替代的现象。     

基于Max Ent模型预测天山中东部雪豹适宜栖息地(英文)

对物种栖息地和物种分布格局的研究是开展物种保护工作的重要基础,栖息地质量对濒危物种的种群健康和种群恢复有着至关重要的作用,对于作为高原山地生态系统关键物种的顶级捕食者雪豹而言尤其如此。本研究在新疆天山中东部通过红外相机调查方法获得194个有效雪豹分布位点,结合12个环境特征变量,采用最大熵模型（Max Ent）和GIS技术对雪豹在天山中东部的潜在分布区及适宜栖息地进行分析。研究发现：（1）雪豹在天山中东部的适宜栖息地总面积约为15919 km2,高质量适宜栖息地主要集中分布在天山中部乌苏、呼图壁和乌鲁木齐南山一带;（2）刀切法（Jackknife）分析结果表明,土地覆被类型、平均气温日较差、等温性、坡度及海拔是影响雪豹分布的重要因素,海拔2500–5000 m的落叶针叶林、草原和植被稀疏的裸岩地带是雪豹在天山中东部地区出现概率较高的区域。本研究初步确定了雪豹在天山中东部的重点分布区域,为有效开展雪豹及其栖息地保护管理提供了重要的科学依据。     

东北地区植被分布全球气候变化区域响应

根据东北地区生态气候环境和生物地理规律对Holdridge生命地带分类系统进行修正,将东北地区植被分为寒温带湿润森林、寒温带潮湿森林、温带湿润森林、暖温带湿润森林、温带半湿润森林草甸草原、温带半湿润草甸草原、温带半干旱典型草原、暖温带半湿润草甸草原和暖温带半干旱典型草原等9 个生命地带并分析了其空间分布特征。运用大气环流模式分析东北地区由于温室气体增加导致的气候变化趋势。以此为基础评价东北地区植被分布的区域响应。全球气候变暖情景下,东北地区暖温带和温带范围明显扩大,而寒温带范围缩小甚至退出东北地区,植被分布界限显著北移;同时湿润区面积减少半湿润区和半干旱区扩大,导致森林面积缩小草原面积扩大。     

地球暖化促进植物迁移与入侵

在当今快速的全球气候变化 ,特别是快速而急剧的地球暖化情况下 ,现有植物及其系统被迫 :1)重新适应这种变化了及仍在变化着的环境条件 ;2 )往高海拔及极地方向迁移寻找合适的生存环境 ;或者 3)因其迁移的速度赶不上气候变化的速度而消亡。同时 ,气温升高和降水模式 (包括降水量及其分配 )的变化 ,以及与此相关联的干扰型式 (包括干扰种类、强度及延续时间 )的变化 ,一方面将使现有植物及其生态系统对外来生物的抗性弱化 ,另一方面将激活外来物种的活性 ,导致外来生物的快速扩散与大规模入侵 ,进而排挤和“杀死”当地乡土种 ,减少生物多样性 ,改变原有生态系统的组成、结构和功能 ,最终导致严重的社会经济与生态环境问题。在制定域、国家及全球经济与环境政策时 ,应充分考虑到这些问题 ,以防患于未然     

近30年东北亚南北样带气候变化时空特征分析

以东北亚南北样带为研究区,基于NCDC气象数据,采用统计分析、线性趋势分析和累积距平分析法,对近30 a来东北亚地区的气候变化进行了系统研究。结果显示：1980~2010年,样带温度变化整体以升温态势为主,1996年后进入偏暖阶段,显著升温区年升温速率在0.05℃/a以上。降水变化整体表现为南减北增的空间分异格局,南部在1999年后进入偏少阶段,北部在2004年后进入偏多阶段,降水显著减少区,年降水量减少速率在5 mm/a以上;降水显著增加区,年降水量增加速率在5 mm/a以上。     

Radiative forcing over China due to albedo change caused by land cover change during 1990-2010

Land cover change affects surface radiation budget and energy balance by changing surface albedo and further impacts the regional and global climate. In this article, high spatial and temporal resolution satellite products were used to analyze the driving mechanism for surface albedo change caused by land cover change during 1990-2010. In addition, the annual-scale radiative forcing caused by surface albedo changes in China's 50 ecological regions were calculated to reveal the biophysical mechanisms of land cover change affecting climate change at regional scale. Our results showed that the national land cover changes were mainly caused by land reclamation, grassland desertification and urbanization in past 20 years, which were almost induced by anthropogenic activities. Grassland and forest area decreased by 0.60% and 0.11%, respectively. The area of urban and farmland increased by 0.60% and 0.19%, respectively. The mean radiative forcing caused by land cover changes during 1990-2010 was 0.062 W/m2 in China, indicating a warming climate effect. However, spatial heterogeneity of radiative forcing was huge among different ecological regions. Farmland conversing to urban construction land, the main type of land cover change for the urban and suburban agricultural ecological region in Beijing-Tianjin-Tangshan region, caused an albedo reduction by 0.00456 and a maximum positive radiative forcing of 0.863 W/m2, which was presented as warming climate effects. Grassland and forest conversing to farmland, the main type of land cover change for the temperate humid agricultural and wetland ecological region in Sanjiang Plain, caused an albedo increase by 0.00152 and a maximum negative radiative forcing of 0.184 W/m2, implying cooling climate effects.     

Radiative forcing over China due to albedo change caused by land cover change during 1990–2010

Land cover change affects surface radiation budget and energy balance by chang- ing surface albedo and further impacts the regional and global climate. In this article, high spatial and temporal resolution satellite products were used to analyze the driving mechanism for surface albedo change caused by land cover change during 1990-2010. In addition, the annual-scale radiative forcing caused by surface albedo changes in China＇s 50 ecological regions were calculated to reveal the biophysical mechanisms of land cover change affecting climate change at regional scale. Our results showed that the national land cover changes were mainly caused by land reclamation, grassland desertification and urbanization in past 20 years, which were almost induced by anthropogenic activities. Grassland and forest area decreased by 0.60% and 0.11%, respectively. The area of urban and farmland increased by 0.60% and 0.19%, respectively. The mean radiative forcing caused by land cover changes during 1990-2010 was 0.062 W/m2 in China, indicating a warming climate effect. However, spatial heterogeneity of radiative forcing was huge among different ecological regions. Farmland conversing to urban construction land, the main type of land cover change for the urban and suburban agricultural ecological region in Beijing-Tianjin-Tangshan region, caused an albedo reduction by 0.00456 and a maximum positive radiative forcing of 0.863 WIm2, which was presented as warming climate effects. Grassland and forest conversing to farmland, the main type of land cover change for the temperate humid agricultural and wetland ecological region in Sanjiang Plain, caused an albedo increase by 0.00152 and a maximum negative radiative forcing of 0.184 W/m2, implying cooling climate effects.     

气候变暖对森林生态系统的影响

近年来,全球变暖已经成为一个公认的事实。全球变暖深刻地影响着森林生态系统的各个方面,而森林生态系统的改变必然会对人类的生存和发展带来深远的影响。因此,明确森林生态系统在全球变暖背景下的变化情况,并科学合理地预测其未来的发展方向,成为研究人员与政策制定者们重点关注的问题。文章综述了国内外关于全球变暖对森林生态系统影响的研究,分别从森林土壤碳循环、植物物候、物种分布、生物多样性以及生产力5个方面进行了论述。同时,基于以上论述对未来的发展方向提出了展望。     

太白山土壤特性及氧化铁发生学特征

随海拔的降低,秦岭北坡中山区森林土壤因温度、降水和植被类型的变化存在很大差异:高海拔地区发育的酸性湿润雏形土酸度较高,有机质含量十分丰富;与之相比,低海拔地区发育的简育湿润淋溶土有机质含量下降,但结构复杂,土壤具有粘化层。较高的有机质含量和特殊的有机质组成促进了纯针叶林土壤中硅酸盐矿物的溶解,释放出氧化铁并使之螯迁至土壤B层富集。环境因素决定了土壤酸度、有机质等特性,也影响土壤氧化铁的组成和分布。土壤粘粒含量与土体游离氧化铁含量显著相关,剖面铁的游离度与氧化铁全量无关,只与土壤发育程度有关。太白山北坡中山区土壤处于脱盐基富硅铝化的风化发育阶段     

中国自然地理学中的气候变化研究前沿进展

气候学是自然地理学的重要组成部分;过去气候变化和当代气候增暖的影响与适应研究是中国自然地理学在气候变化领域的2个主要研究方向。本文综述了这2个研究方向的主要进展,包括：分别简述研究的意义、发展历程与主要科学问题;梳理总结中国过去气候变化重建与时空特征分析,历史时期气候变化的影响,全球增暖背景下中国气候区划变动特征,全球增暖对中国自然生态系统、水资源、农业等方面影响的区域差异,气候变化的综合风险区划等方面的前沿进展,特别是在各方面所取得的主要科学认识;以期为未来的深入研究,特别是编制相关领域和学科发展战略提供参考。     

中国气候变化的植物信号和生态证据

全球平均气温上升、降水格局变化、极端天气事件发生的频率和强度增大等气候变化现象已经对陆地生态系统产生了影响,物种、群落和生态系统响应于气候变化而发生的改变,可以作为气候变化的间接生物学和生态学证据,对未来气候变化的影响评价有重要的价值,尤其是对减缓和适应全球气候变化的"地球系统科学"研究以及可持续生态系统管理与发展对策的制订,具有重要的意义。在国际气候变化的生物学证据研究的大背景下,总结了中国陆地生态系统响应过去气候变化的植物学信号和生态学证据:(1)物种水平:气候变暖导致中国33°N以北大部分地区植物春季物候期包括萌芽、展叶、开花期等显著提前,植被生长季延长;(2)群落水平:群落物种组成和分布发生改变,主要表现在长白山等高山群落交错带物种组成和林线位置的变化以及青藏高原高寒草甸的退化;(3)生态系统水平:全国总体植被盖度增加,植被活动加强,生产力增加;北方和西部地区农业植被的耕作制度、种植结构、耕种面积和产量发生变化,东北地区水稻种植面积和产量增加,但全国大部分地区农作物产量和温度呈负相关,这将威胁到未来的粮食安全。     

Spatial identification and scenario simulation of the ecological transition zones under the climate change in China

Explicitly identifying the spatial distribution of ecological transition zones(ETZs) and simulating their response to climate scenarios is of significance in understanding the response and feedback of ecosystems to global climate change. In this study, a quantitative spatial identification method was developed to assess ETZ distribution in terms of the improved Holdridge life zone(iHLZ) model. Based on climate observations collected from 782 weather stations in China in the T0(1981–2010) period, and the Intergovernmental Panel on Climate Change Coupled Model Intercomparison Project(IPCC CMIP5) RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5 climate scenario data in the T1(2011–2040), T2(2041–2070), and T3(2071–2100) periods, the spatial distribution of ETZs and their response to climate scenarios in China were simulated in the four periods of T0, T1, T2, and T3. Additionally, a spatial shift of mean center model was developed to quantitatively calculate the shift direction and distance of each ETZ type during the periods from T0 to T3. The simulated results revealed 41 ETZ types in China, accounting for 18% of the whole land area. Cold temperate grassland/humid forest and warm temperate arid forest(564,238.5 km~2), cold temperate humid forest and warm temperate arid/humid forest(566,549.75 km~2), and north humid/humid forest and cold temperate humid forest(525,750.25 km~2) were the main ETZ types, accounting for 35% of the total ETZ area in China. Between 2010 and 2100, the area of cold temperate desert shrub and warm temperate desert shrub/thorn steppe ETZs were projected to increase at a rate of 4% per decade, which represented an increase of 3604.2, 10063.1, and 17,242 km~2 per decade under the RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5 scenarios, respectively. The cold ETZ was projected to transform to the warm humid ETZ in the future. The average shift distance of the mean center in the north wet forest and cold temperate desert shrub/thorn grassland ETZs was generally larger than that of other ETZs, with the mean center moving to the northeast and the shift distance being more than 150 km during the periods from T0 to T3.In addition, with a gradual increase of temperature and precipitation, the ETZs in northern China displayed a shifting northward trend, while the area of ETZs in southern China decreased gradually, and their mean center moved to high-altitude areas. The effects of climate change on ETZs presented an increasing trend in China, especially in the Qinghai-Tibet Plateau.