东亚季风区气候和生态系统相互作用的诊断和模拟研究

大气圈和生物圈的相互作用是连接地球系统中生命世界和无生命世界的重要过程之一，也是地球环境变化中一个最基本的过程。通过卫星遥感植被和地表覆盖信息与气候要素关系的诊断分析以及生态和气候模式的数值模拟，揭示了东亚季风区气候和生态系统相互作用的基本特征，包括季节、年际和长期的季风气候变化对生态系统的影响和大范围植被覆盖状况的变化对季风气候的影响。结果表明，东亚季风区与气候与生态系统相互作用最为强烈的地区之一，这里陆地生态系统的时空变率表现出明显的对季风气候的响应特征；另一方面，人类活动引起的大范围植被覆盖状况的变化可以对季风气候产生显的反馈影响，它们是叠加在季风系统自然变率之上的一种重要变化。同时，虚拟试验表明，通过有序的人类活动，因地制宜，合理利用土地资源，保护和恢复自然植被，可以产生明显的气候和环境效应。     

论环境变迁研究中的若干区域性问题

环境变迁是具有多因素相互作用、多等级区域分异、多尺度韵律变化的复杂过程，其中任何变化都不可能脱离区域分异规律而独立存在．许多变化过程及其主导因素随着区域等级的变化有很大的不同，从而在不同等级的区域会表现出不同的规律性．在努力探索人类生存环境在时间上的变化规律，着力于提高时间分辨率的同时，对于这些变化的区域分异规律应给予足够的重视，特别要注意提高空间分辨率     

基于PT-T和SBDART模型的桉树人工林蒸散量研究

本文基于PT-T蒸散发模型和SBDART辐射传输模式利用Landsat TM影像对广东省桉树林区域尺度的蒸散量进行了分析计算,蒸散量计算的参照物为同区域的天然混交林。实验结果显示:1）两类林区的区域蒸散量与归一化植被指数NDVI呈正相关关系,且增长率相近;2）相同地理环境条件下,桉树林区蒸散发量要大于天然混交林区,当植被指数为0.4时,24小时ET相差约0.18mm。以上结果说明桉树林在广东省这类湿润气候区依然存在生长优势,生长过程相对天然混交林将消耗更多的水分,并对该区域的水循环过程产生影响。     

大面积遥感植被成图方法的述评

自然植被的地理空间分布是十分重要的环境因子，其应用需求范围很广，包括全球气候变化，自然灾害监测，生态系统活力监测以及火灾管理等。日益增长的更高层次的应用需要一种有一定比例尺的大范围的且能提供详细信息的植被数据集。笔者介绍一种能生成分辨率为30m的自然植被类型覆盖图以及可用于可燃物和火险评估项目的结构变量的遥感方法。此方法的成功有赖于传感器的改进和数据的质量、对区域及其植被生态的全面了解、大量遥感和地面数据的成功整合以及灵活的成图算法。初步成果来自犹他州中部地区，包括28个植被类型。森林、灌木和草本层的郁闭度（亚像元密度）的分类总精度为60％（按生命表平均），三者郁闭度的相关系数分别为0．89，0．60和0．55，平均冠层高的相关系数分别为0．73，0．50和0．20。对改进过的第一轮技术成果进行了讨论，其中包括成图模型的细化、有关环境梯度的应用以及与实际植被类型相关的潜在植被问题等。     

Impact of land surface degradation in northern China and southern Mongolia on regional climate

Clear evidence provided by the singular value decomposition (SVD) analysis to the normalized difference vegetation index (NDVI) and precipitation data identifies that there exists a sensitive region of vegetation-climate interaction located in the transitional zone over northern China and its surrounding areas, where the vegetation cover change has the most significant influence on summer precipitation over China.““ Comparison of reanalysis data with station data provides a good method to assess the impacts of land use change on surface temperature, and the most obvious contribution of land use change may be to lead to notable warming over northern China in the interdecadal time scale. Based on the new statistical results, a high-resolution regional integrated environmental model system (RIEMS) is employed to investigate the effects of land surface degradation over the transitional zone and its surrounding areas (northern China and southern Mongolia) on the regional climate. Land degradation results in the decreases in precipitation over northern and southern China, and the increase in between, and increased and decreased temperature over vegetation change areas and the adjacent area to the south, respectively. Not only would it change the surface climate, but also bring the significant influence on the atmospheric circulation. Both the surface climate and circulation changes generally agree to the observed interdecadal anomalies over the last five decades. These integrated statistical and simulated results imply that land surface degradation over the transitional zone in northern China and its surrounding areas could be one of the main causes responsible for the climate anomalies over China, especially the drought over northern China.     

中国区域环境资源及其相关性分析

研究中国区域环境资源及其相关性.选取光热、水分、地形地貌、植被、土地资源等条件类型及GDP为指标,以土地资源和植被类型等为主导因子,对其他自然条件因素影响分级,并以此为权重定性分析,建立区域GDP与自然条件各变量间的回归模型.由回归模型计算结果发现,自然条件主成分变量与区域GDP密切相关,除海拔高程对GDP影响为负相关外,其他系数均呈正相关.     

Regional difference of aridity/ humidity conditions change over China during the last thirty years

Scientists have found that the global average surface temperature has increased by 0.6±0.2℃ since the late 19th century based on various evidence[1]. From the 1980s, temperature has experienced the most rapid warming to an extent of abrupt change statistically[2,3]. Global warming has attracted extensive attention from multiple depart-ments and has been an important issue related to global politics. Many scientific communities have made great efforts on climate change research and global env…     

Preliminary study on LGM climate simulation and the diagnosis for East Asia

LGM climate study is a hot topic in international fields on global changes. Climate simulation in this study applies both common designs of 21 kaBP boundary conditions from the Paleoclimate Modeling Intercomparison Project (PMIP), including insolation, glaciation, sea surface temperature and atmospheric CO₂ concentration, and land surface conditions from Eurasia continent by compilation of geological evidence. The simulation outputs are in agreement with climate spatial patterns reconstructed by observation records. Sensitive experiment on land surface conditions shows that changes in vegetation would make significant impacts on temperature and precipitation. Particularly in the Tibetan Plateau, this change would increase in differences of winter and summer temperature, precipitation and P-E.     

干旱区退化河岸植被恢复研究进展

干旱区河岸植被对保护种质资源、稳定河岸、调节微气候和美化环境、提供人类活动场所均有重要的潜在和现实价值。研究认为河道断流,自然环境的脆弱,人类活动对植被的直接和间接破坏导致干旱区河岸植被退化。进行植被重建、应急输水、自然恢复过程中减少人类干扰是恢复退化植被的主要方法。本文以生态学和水文学为基本理论框架,利用3S技术和评价模型,研究纵向、横向、垂直与时间4维的大尺度河岸植被稳定与河岸生态系统稳定及关系,提出退化植被恢复技术。     

中国东北地区潜在自然植被模型模拟研究

以我国东北部地区为研究对象,针对区域自然植被分布特点,利用多元分析和GIS技术,建立了基于8个环境变量(气候、地形和土壤)的东北地区区域"植被-环境"模型,对当前环境条件下,东北地区潜在自然植被类型及其地理分布进行了模拟分析.经检验,"植被-环境"模型取得了较好的模拟效果,总体精度为66.91%,Kappa统计量值为0.61.在此基础上,获得我国东北地区"潜在自然植被图".该模型可进一步用于全球变化条件下,潜在自然植被类型及其变化的预测.     

我国北方地区植被类型变化气候效应的虚拟数值试验

利用区域气候模式 (RegCM 2 )对东北西部、华北北部和西北东部、华北西部两个生态环境脆弱地区植被类型分别由草地变为农田和森林后对区域气候的影响程度进行虚拟数值试验 ,结果表明 ,我国北方地区植被类型由草地变为耕地或森林将使得这些地区夏季降水减少 ,温度升高 ,5 0 0hPa位势高度升高 ,副热带高压控制地区的位势高度降低 ,从而使副高减弱 ,不利于我国北方的降水增加 .从虚拟数值试验的对比中可发现 ,华北北部、东北西部地区植被类型改变比西北东部、华北西部地区植被类型改变所引起的降水减少、温度升高和副高减弱效果显著 .此外 ,对于同一个地区的植被类型改变而言 ,由草地变为森林比由草地变为耕地所引起的降水减少、温度升高和 5 0 0hPa位势高度变化效应大 .因此 ,根据数值试验结果可知 ,退耕还草可能是我国北方干旱半干旱地区改善环境的有效方式 ,华北北部和东北西部为开展有序人类活动的最佳地区     

威宁县农业生产条件分析与可持续发展探讨

分析了贵州省威宁县生产的自然条件、社会经济条件的优势与劣势 ,并探讨了区域可持续发展的战略措施。     

Fire as the dominant driver of central Canadian boreal forest carbon balance

Changes in climate, atmospheric carbon dioxide concentration and fire regimes have been occurring for decades in the global boreal forest, with future climate change likely to increase fire frequency--the primary disturbance agent in most boreal forests. Previous attempts to assess quantitatively the effect of changing environmental conditions on the net boreal forest carbon balance have not taken into account the competition between different vegetation types on a large scale. Here we use a process model with three competing vascular and non-vascular vegetation types to examine the effects of climate, carbon dioxide concentrations and fire disturbance on net biome production, net primary production and vegetation dominance in 100 Mha of Canadian boreal forest. We find that the carbon balance of this region was driven by changes in fire disturbance from 1948 to 2005. Climate changes affected the variability, but not the mean, of the landscape carbon balance, with precipitation exerting a more significant effect than temperature. We show that more frequent and larger fires in the late twentieth century resulted in deciduous trees and mosses increasing production at the expense of coniferous trees. Our model did not however exhibit the increases in total forest net primary production that have been inferred from satellite data. We find that poor soil drainage decreased the variability of the landscape carbon balance, which suggests that increased climate and hydrological changes have the potential to affect disproportionately the carbon dynamics of these areas. Overall, we conclude that direct ecophysiological changes resulting from global climate change have not yet been felt in this large boreal region. Variations in the landscape carbon balance and vegetation dominance have so far been driven largely by increases in fire frequency.     

基于CASA模型的广西植被NPP季节变化研究

植被净初级生产力（Net Primary Productivity，NPP）是判定陆地生态系统碳汇/源的关键要素，不仅直接代表了自然环境条件下植被群落的生产能力，还体现了陆地生态系统的质量水平。本文基于陆地生态系统碳汇模型（CASA模型），利用2019年中分辨率成像光谱仪（MODIS）归一化植被指数（NDVI）数据和其他气象数据，对月、季节、年尺度上的广西植被NPP的空间变化进行估算，分析其时空变化特征，并探讨不同植被类型、气象因子和地形地貌对其的影响。结果表明：2019年广西整体区域的植被NPP平均值为880.56 g C·m^-2·a^-1，植被NPP空间分布呈内陆中心向四周递增、东北部向西南部递增的特点。月植被NPP在时间序列上总体呈现正弦曲线的变化特征，1-8月的植被NPP呈上升趋势，在8月达到峰值，而且9月仍然维持较高值；之后至12月，植被NPP逐步下降。广西植被NPP的季节变化明显，冬季的植被NPP整体最低，区域差异性不突出；夏季的植被NPP整体最高，区域差异性突出。常绿阔叶和混交林分布面积广且其光能利用率较大，对广西植被NPP贡献较大。从月尺度上来看，月植被NPP与月累计降水量主要呈负相关关系，与月平均气温主要呈正相关关系；月平均气温与月植被NPP的偏相关性比月累计降水显著，月平均气温是广西月植被NPP的主要影响因子。在中海拔地区（700-1 300 m），植被NPP并不受喀斯特地质环境背景的影响，喀斯特地区和非喀斯特地区植被NPP相差不大且随着海拔高度的上升趋于稳定。在全球变化背景下，分析广西植被NPP的时空演变规律及其与环境要素之间的关系，可为广西生态环境监测与管理、生物多样性保护、生态服务评估等提供科学参考。     

荒漠化扩展对我国区域气候变化影响的数值模拟

使用区域气候模式RegCM3研究了西北沙漠面积变化对我国区域气候变化的影响．共设计了3组试验：控制试验A、沙漠面积扩展试验B、在试验B基础上增大粗糙高度的试验C．分析表明：中国西北沙漠区扩展后对中国夏季降雨量和中国夏季风有明显影响．结果表明：植被退化、荒漠化加剧会导致季风减弱，降水量减少，增大地面粗糙高度后的影响更为显著．     

The worldwide leaf economics spectrum

Bringing together leaf trait data spanning 2,548 species and 175 sites we describe, for the first time at global scale, a universal spectrum of leaf economics consisting of key chemical, structural and physiological properties. The spectrum runs from quick to slow return on investments of nutrients and dry mass in leaves, and operates largely independently of growth form, plant functional type or biome. Categories along the spectrum would, in general, describe leaf economic variation at the global scale better than plant functional types, because functional types overlap substantially in their leaf traits. Overall, modulation of leaf traits and trait relationships by climate is surprisingly modest, although some striking and significant patterns can be seen. Reliable quantification of the leaf economics spectrum and its interaction with climate will prove valuable for modelling nutrient fluxes and vegetation boundaries under changing land-use and climate.     

基于植被指数和地表温度的干旱监测方法的对比分析

以陕西省关中平原和渭北旱塬为研究区域,应用1999-2005年每年5月上旬的AVHRR卫星遥感数据,对比分析了基于归一化植被指数(NDVI)和地表温度的几种干旱监测方法:包括条件植被指数(VCI)、条件温度指数(TCI)、距平植被指数(AVI)和条件植被温度指数(VTCI)等,研究了VTCI与其他干旱监测方法的优缺点及其在研究区域的适用性.从研究区域旱情分布来看,VCI的干旱监测结果不符合研究区域干旱的分布规律.从监测结果的影像纹理特征来看,VTCI和AVI可能适合于研究区域的旱情监测.通过进一步对比分析遥感干旱监测结果与累计降水量的监测结果,得出了VTCI更适合于研究区域的干旱监测.     

植被—土壤—水文相互作用及生态水文模型参数的动态表述

植被与土壤、水文之间存在复杂的相互作用,是生态水文模型和植被变化生态水文效应评估研究的重点.虽然陆面植被指数等动态变化对流域截留、蒸散发等水量、能量平衡项影响已有较多研究,但植被地下生物量变化如何改变土壤结构和水力特性,进而影响入渗和径流等水文过程研究相对缺乏.本文综述国内外植被变化对土壤、水文动态变化特征研究成果基础上,分析植被变化水文响应的阈值效应和尺度效应、植被变化下的土壤水力参数时变特征定量表述及其与植被、土壤类型以及气候条件的关系.在生态水文模型中,考虑植被因子对土壤水力参数影响的动态表达可以提高植被变化下水文效应模拟和预测的可靠性.     

黄土高原退耕还林（草）以来植被水分利用效率的时空特征及预测

 水分利用效率（WUE）是评估生态系统水碳循环的重要指标。基于PT-JPL模型的区域尺度实际蒸散发（ET）的模拟结果，结合黄土高原的总初级生产力（GPP），分析了退耕还林（草）工程实施后黄土高原水分利用效率WUE的时空变化趋势，结合CMIP6对未来3种情景下黄土高原的ET、GPP和WUE进行了预测。结果表明：2001-2015年，黄土高原植被显著增加， GPP和ET分别以每年3.59 g C·m^-2和4.39 mm的速率增加。WUE在72.68%的地区呈增加趋势，区域增长率为0.003 g C·mm^-1·m^-2·a^-1。在2015-2100年的3种情景中， ET均呈增加趋势，而GPP和WUE在SSP126中变化不大，在SSP245、SSP370情景中显著增加， WUE随着GPP的增加而增加。WUE结合了水资源的“消耗”和“利用”来阐明退耕还林（草）工程的成效，植被恢复虽然增加了区域耗水量，但是显著改善了植被覆盖情况，有效地提高了植被的固碳能力和水分利用效率，整个黄土高原植被的抗旱能力在增强。未来需进一步分析不同树种的WUE，筛选出抗旱性更高的树种进行植被恢复工作。     

湖北地域环境质量评价研究

根据国内外主要评价方法,结合区域情况在评价方法上进行了新的探讨,以长江中游湖北省域为案例区进行了实证分析．研究认为．人类活动是影响区域环境质量的重要因素,特别是人类的规模性活动．如城市发展、人口增长等因素与区域环境质量呈负相关;另一方面．地貌类型、气候等自然属性的因素又决定着人类生存的状况和活动范围,故是环境变化的诱导因子之一．也是影响环境质量的又一重要因素。