冠层尺度的生态系统光合-蒸腾耦合模型研究

对叶片尺度上的气孔导度-光合-蒸腾耦合模型(SMPT-SB)在冠层尺度上进行了扩展,探讨了模型的参数化方法,建立了冠层尺度上的生态系统光合-蒸腾耦合模型.并用中国通量观测网络(ChinaFLUX)长白山站的涡度相关观测数据对模型进行了验证.结果表明,冠层气孔内部导度gic可以通过单叶气孔内部导度与光合有效辐射的关系,通过模拟冠层内的光分布再对冠层进行积分实现由单叶向冠层的尺度转换.在无水分胁迫情况下,该模型在冠层尺度上对光合速率具有很高的模拟能力,模拟值与观测值的直线回归方程斜率为0.7977,R2=0.8892(n=752),平均绝对误差为3.78μmolCO2·m?2·s?1;蒸腾速率的模拟值和观测值直线回归方程的斜率为0.7314,R2=0.4355(n=752),平均绝对误差为1.60mmolH2O·m?2·s?1.同时分析结果表明,降水过程是影响蒸腾速率模拟效果的最直接原因.本模型将冠层作为一个整体,而忽略了冠层内部复杂的反馈机制,探讨了整个冠层光合和蒸腾与外部环境条件之间的关系,与传统的基于植物生理生态学过程模型,相比本模型简单且易于求解,便于应用.可以将其作为构建土壤-植被-大气连续体水碳耦合模型的基础模型.     

东北农业区降水年内分配的不均匀性及对区域增暖的响应

水热的合理配置为农业生产提供了有利的气候条件,明确热量和水分的匹配及变异规律对指导农业生产具有重要意义。本文利用东北农业区1961—2014年的逐日降水和气温资料,分析了东北农业区降水年内分配不均匀性的变异规律及其对区域增暖的响应,结果表明：(1)近54年来,该区表现为全区一致性的降水年内分配不均匀性降低、年际变化幅度增大和降水集中期提前的变化趋势;(2)降水年内分配不均匀性降低速率表现为中间大,南、北小的区域间差异;(3)降水年内分配不均匀性对气温具有很强的响应,表现出明显的不同步和区域间差异性,大致表现为在短周期上降水集中度落后气温、而长周期上超前气温的响应特征。气候增暖背景下,降水集中期的提前使得该区雨热同期的气候要素匹配关系保持稳定,但降水年内分配不均匀性的降低及年际间变化幅度的增大可能会增加该区夏季发生干旱的风险。研究结果可为制定科学的农田水管理策略提供参考。     

三个全球气候模式对中国气温季节变化模拟能力的空间差异特征分析

针对第五次国际耦合模式比较计划（CMIP5）中3个全球气候模式对中国气温季节变化模拟能力的空间差异特征进行具体分析。结果表明：BCC-CSM1.1（m）模式和GFDL-CM3模式能够再现中国气温的季节性变化,在中国东部地区模拟能力较强,平均绝对误差和均方根误差均较小,在中国西部地区模拟能力较弱,平均绝对误差和均方根误差较大。与BCC-CSM1.1（m）和GFDL-CM3模式相比,HADGEM2-ES模式再现中国地区气温季节变化的能力最弱,平均绝对误差和均方根误差在西部部分地区、内蒙古地区和东北地区较大,在华南地区南部较小。在相同模式下,日平均气温模拟效果最好,其次是日最低气温,日最高气温模拟效果最差。纬度、经度、海拔和坡度对气候模式模拟效果的影响存在模式间的差异,而坡向和地形遮蔽度对模式的模拟效果无明显影响。