关于亚洲中高纬区极端气候的研究——国家自然科学基金重大项目内容及阶段进展简介

近年来极端气候的发生频率和强度有明显增强的趋势,在我国尤为突出（Yin et al., 2023b）,造成了越来越大的对经济社会和人民生命安全的威胁。我国科学家也越来越关注我国及东亚区域的极端气候问题。对比而言,亚洲中高纬区虽然也是气候变化的高敏感区,受到的关注却相当少,可能是源于气候资料的相对欠缺,也可能和亚洲高纬度区域（特别是西伯利亚地区）人口少、经济社会发展滞后有关。实际上,随着对于北极放大效应的研究的深入,极其有必要开展对整个亚洲中高纬区开展气候变化影响和极端气候研究,把我国科学家高度关注的研究区域从东亚区向北延伸。其中有很多关键科学问题需要研究,特别是该区域极端气候的形成与变异过程、机制以及可预测性,极端气候对生态系统的影响,极端气候的未来演变趋势,等等。因此,国家自然科学基金委地学部在择优的基础上以重大项目的方式支持了这个方面的研究（项目执行期为2020～2024年）。本文概要介绍了该项目的框架和若干初步研究进展。     

FPAR的Monte Carlo模拟研究

FPAR (fraction of photosynthetically active radiation absorbed by the canopy)是植被冠层阻截太阳光合有效辐射的比例,是遥感估算陆地生态系统植被净第一性生产力(NPP)的重要参数.利用Monte Carlo方法模拟光子在植被冠层中的辐射传输过程,以植被冠层二向反射分布函数的模拟来验证模拟的正确性;在此基础上对400-700nm光合作用波段范围内的植被叶片吸收光子辐射比例的FPAR进行模拟.FPAR的Monte Carlo模拟结果,揭示了FPAR与太阳天顶角及植被冠层参数之间的关系.     

内蒙古生态系统服务价值遥感测量

生态系统功能是地球生命系统的支持系统,为人类创造赖以生存的生态环境条件,有巨大的直接与间接经济价值。利用遥感技术,通过对生态系统类型、植被覆盖度和净第一性生产力的测量,建立生态系统服务价值遥感定量计算模型,结合前人的研究成果,对内蒙古生态系统服务价值进行定量的计算。     

基于生态系统服务的大气安全理论构建与综合评价——以京津冀及周边地区2+26城市为例

大气不仅是地球自然环境的组成部分,更是人类赖以生存的基础资源。随着大气污染和气候变化逐渐成为全球关注的重大议题,传统大气污染等概念大多阐述大气研究的单一维度,未能全面反映大气的整体功能和特殊之处,因此本文提出“大气安全”概念。通过梳理大气的生态系统服务,构建大气安全的理论框架。最后,应用该框架对京津冀及周边地区2+26城市进行综合评价。在总结大气安全分维度、分区域的特点后,提出相关建议,以期明确大气治理的重点区域和领域,为政府决策提供参考。     

中国新疆玛纳斯河流域水土资源开发与人工绿洲生态系统的建设

本文分析了新疆天山北坡玛纳斯河流域治理沙漠、防治沙漠化的开发过程。总结了该地区根根流域生态系统特点,充分发挥流域内水土资源潜力,以水资源限度及其利用水平作好流域规划。并从建设完整的水资源系统、联合运用地表和地下水、掌握灌溉技术三方面充分发挥水资源的生态效益出发,同时注重建设沙漠地区绿洲防护体系,改良土壤提高土地生产力和调整农林牧结构的经验。因而,石河子垦区已建立成为一个典型的人工灌溉绿洲生态系统。     

基于改进当量的甘肃省耕地生态系统服务价值及其与区域经济发展的空间关系研究

为量化分析耕地生态系统服务价值及其与区域经济发展的空间关系,采用改进的耕地当量因子,对甘肃省2014年耕地生态系统服务价值进行定量化研究,并采用双变量空间自相关探讨其与区域经济发展在空间上的关联关系。结果表明：（1）在GPP修正的基础上估算得到的甘肃省2014年耕地生态系统服务价值为4.96×10¹¹元,其中水资源供给功能的价值为负,食物生产功能的生态系统服务价值相对较高,美学景观功能的生态系统服务价值最低。（2）双变量空间自相关显示人均国内生产总值与耕地生态系统服务价值在空间上存在显著的负相关关系,Moran’s I指数为-0.252 3。局部双变量空间自相关LISA图也显示低-高聚集区主要分布在经济发展相对落后、具有明显生态优势的东南部地区;而高-低聚集区则主要分布在经济高速发展,生态环境相对恶劣的西北部地区。研究结果可为甘肃省生态环境管护与区域经济发展提供决策参考,为实现经济增长与生态保护统筹协调发展提供参考依据。     

湖沼学是研究内陆水体的多学科整合科学——兼论我国湖沼学发展面临的挑战与机遇

湖沼学是研究内陆水体的多学科交叉综合性科学,自从Forel F.A.于1892年首次对湖沼学做出定义以来已有近130年历史.湖沼学的主要分支学科包括地质湖沼学(包括古湖沼学)、物理湖沼学、化学(生物地球化学)湖沼学和生物湖沼学.湖沼学的关键自然属性是通过跨学科的整合,从水生态系统水平综合分析相关过程与机理,并对生态系统变化进行预测.因此,湖泊学也是支撑水资源与生态系统保护、管理与修复的核心科学.然而,目前我国湖沼学发展面临分支学科发展不平衡、研究碎片化等问题,而人类活动加剧和气候变化对内陆水体生态系统的影响及管理对策是湖沼学研究面临的挑战与机遇.我国湖沼学研究亟需围绕人类活动、气候变化的影响,重点开展以下几个方面的工作:1)水动力与水文地貌特征变化及其环境生态效应; 2)营养盐和有机质生物地球化学循环及其环境生态效应; 3)食物网结构与功能; 4)外来入侵物种的影响与控制对策; 5)与水环境有关的传染病防治; 6)地表水生态评价; 7)生态系统演变机理与退化生态系统修复等.     

西北干旱区荒漠生态系统通量贡献区模型研究

涡度相关仪通量值所代表的通量贡献区范围,对于通量观测塔的选址、仪器安装高度的确定以及通量观测数据的质量控制等具有重要的指导意义。利用通量贡献区模型对位于古尔班通古特沙漠试验场通量观测资料的空间代表性进行初步分析。结果表明：该荒漠区在大气稳定条件下90%的通量贡献区最远可以达到686.40 m,通量贡献函数最大点的位置在162.50 m;大气稳定时各风向的通量贡献区范围在生长末期均达到最大,生长初期和中期的源区变化因受到各风向风速和植被下垫面的影响而有差异;大气不稳定时不同生长时期各风向通量贡献区没有固定变化规律;通量源区大约有58.71%的信息来自于荒漠区通量观测塔西南至西北方,整个生长季生长末期通量贡献最多,所占比例为40.16%。由FSAM模型测得的通量贡献区范围可以较准确地反映荒漠生态系统下垫面的通量信息。     

A coupled ice-ocean ecosystem model for 1-D and 3-D applications in the Bering and Chukchi Seas

Primary production in the Bering and Chukchi Seas is strongly influenced by the annual cycle of sea ice. Here pelagic and sea ice algal ecosystems coexist and interact with each other. Ecosystem modeling of sea ice associated phytoplankton blooms has been understudied compared to open water ecosystem model applications. This study introduces a general coupled ice-ocean ecosystem model with equations and parameters for 1-D and 3-D applications that is based on 1-D coupled ice-ocean ecosystem model development in the landfast ice in the Chukchi Sea and marginal ice zone of Bering Sea. The biological model includes both pelagic and sea ice algal habitats with 10 compartments： three phytoplankton （pelagic diatom, flagellates and ice algae： D, F, and Ai） , three zooplankton （copepods, large zooplankton, and microzooplankton ： ZS, ZL, ZP） , three nutrients （ nitrate ＋ nitrite, ammonium, silicon ： NO3 , NH4, Si） and detritus （Det）. The coupling of the biological models with physical ocean models is straightforward with just the addition of the advection and diffusion terms to the ecosystem model. The coupling with a multi-category sea ice model requires the same calculation of the sea ice ecosystem model in each ice thickness category and the redistribution between categories caused by both dynamic and thermodynamic forcing as in the physical model. Phytoplankton and ice algal self-shading effect is the sole feedback from the ecosystem model to the physical model.     

江苏省泗洪洪泽湖湿地国家级自然保护区

<正>1999年5月,泗洪县人大批准建立县级自然保护区,2001年11月经江苏省人民政府批准为省级自然保护区,2006年2月升格为国家级自然保护区,2012年11月经江苏省机构编制委员会批准隶属省环保厅正处级单位。保护区总面积49 365公顷,其中核心区16 663公顷,缓冲区17 579公顷,实验区15 123公顷。保护区有丰富的生物多样性,拥有浮游植