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     

中国东部气溶胶活化颗粒物浓度对区域气候影响的模拟研究

该工作利用区域模式(WRF),对我国东部三大城市群区域的气溶胶活化颗粒物浓度增加的气候效应进行了模拟研究.结果表明:增加气溶胶活化颗粒物后,我国东部许多地区的地表感热、潜热通量减少,华东大部分地区的地表2m气温降低;降水对气溶胶活化颗粒物浓度增加的响应较为复杂,缺乏一致的规律性,但增加活化颗粒物后,我国东部许多地区的降水明显减少;由气溶胶活化颗粒物浓度变化造成的大气水汽输送和水汽含量的变化,是气溶胶间接效应影响东亚夏季风降水的主要原因.从总体上来说,中国不同地区的气溶胶活化颗粒物浓度增加,使得中国东部大部分地区的低层气温降低、大气湿度降低、降水减少,呈现出干冷化的趋势.     

降水“阈值”对黄土高原全新世以来C4/C3植物相对丰度的控制（英文）

黄土高原地区C4/C3植物相对丰度变化的主要驱动因素曾被广泛地争论,主要是由于对该区域现代C4/C3植被分布的空间特征及其驱动因素缺乏深入认识.本文总结了前人对黄土高原中部和东南部剖面的δ13Csom研究结果,并增加2个西北部剖面的δ13Csom结果,结合现代气象数据和表土δ13Csom变化特征,从空间变化讨论黄土高原地区C4/C3植被分布特征及驱动因素.末次冰期以来,西北部的古浪和靖远剖面主要发育C3植被,而中部和东南部的剖面则为C3-C4植被混合的特征,且C4植被含量从东南向西北递减.我们认为晚冰期以来,黄土高原地区的温度逐渐升高并达到C4植被生长的温度"阈值",同时大气CO2浓度也处在适宜C4植被生产的低浓度范畴,则夏季降水的梯度变化应该是控制全新世和现代黄土高原东西部植被类型变化的主要因素,并同样存在一个影响C4植被生长的降水"阈值",进一步通过现代夏季降水量对全新世C4植被扩张时期的夏季降水量进行定量恢复,我们发现,无论在全新世还是现代,当夏季降水超过360 mm时,C4植被会发生明显的扩张,而现代的360 mm降水线较全新世向东南方向偏移.     

亚热带岩溶山区植被演替和夏季土壤CO2浓度动态关系

对南川市金佛山西坡相近的环境条件下不同植被类型土壤CO2 浓度及其主要环境因子进行连续观测的基础上 ,采用空间换时间的方法对植被演替对夏季土壤CO2 浓度的动态影响作了详细的研究 ,认为 :土壤CO2 随气温的变化有明显的日变化 ,降水对其浓度也有较大的影响 ,其变化过程及CO2 浓度剖面动态与植被类型有关 ;不同植被条件下土壤CO2 浓度月动态受环境因素影响显示出的差异不大 ,但浓度值水平有很大差别 ;植被演替是岩溶和土壤吸收CO2 作用的重要促进因素 .     

基于耦合气候模式的始新世全球季风数值模拟

全球一半以上人口生活在季风区。为了研究温室气候时期全球季风气候的特征,利用耦合气候数值模式(Community Earth System Model),模拟了距今最近的温室气候时期——始新世(40 Ma B.P.)的全球季风气候特征。该模式全面考虑了大气、海洋、陆地、陆冰、海冰、植被等气候子系统的耦合作用,大气CO2含量设为工业革命前的4倍。模拟结果表明,在始新世时期,全球季风的范围、强度与现今大体相当,但是区域上,各季风区的特征与现今有明显差异。     

中国汶川Ms 8.0级地震前NDVI变化特征及其佐证

 利用归一化植被指数（NDVI）数据,探测了汶川Ms 8.0级地震前植被变化情况。对震前9年的NDVI数据先做整体变化分析,没有发现明显的植被退化现象;再对时间序列数据进行逐年比对,发现两个比较明显的植被退化现象。其一,2006年与2005年相比,龙门山断裂东部的四川盆地大部分地区6—9月NDVI均值明显减小,幅度为0～20％。推测原因为震前四川盆地受挤压变形,产生热弹效应放热致使地表升温,进一步与大气耦合导致长期干旱少雨,破坏植被正常生长条件,使植被退化。因此,2006年四川盆地大范围植被退化现象可视为震前异常。其二,2008年5月上旬与2007年相比,龙门山断裂带上发现明显的植被退化现象,成条带状分布,NDVI下降幅度超过20%。这可能与临震前龙门山断裂带上发生某些物理化学变化有关,即临震前龙门山断裂带地壳岩石的破裂发育、断裂之间以及岩石之间的摩擦滑移,导致地下热物质上涌和摩擦生热释放,造成短期（近）地表高温,破坏了植被的正常生长条件,使其退化。因此,可以看作震前短期异常。此外,沿着时间尺度和空间尺度,找到一些震前中期和短期异常佐证,以增加植被异常判断的可信度。     

青藏高原冬季NDVI变化与我国夏季降水的关系

利用1982年1月—2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过相关分析和合成分析等方法,初步分析了青藏高原冬季植被变化与我国夏季降水的关系.结果发现,高原冬季植被多少与我国夏季降水存在明显的相关关系.高原冬季NDVI大时,我国华南地区、华北地区等夏季降水偏多,而长江流域(主要是中游地区)和西南地区西北部、东北地区西部降水偏少.高原冬季NDVI与我国夏季降水的相关系数从南到北,总体呈西北-东南向" - -"带状分布.降水的年内分布也因为不同年份NDVI的多少而存在较明显的差异,后期的大气环流变化能够较好地解释我国夏季降水的这种差异.     

高CO2和土壤干旱对沙地优势植物C,N固定及分配的影响

通过模拟大气中CO2浓度升高和土壤干旱研究了沙地优势植物油蒿、柠条、沙柳C,N的固定及分配的影响.结果表明:大气中CO2浓度升高使沙地优势植物种不同部位的生物量均显著增加,而土壤干旱对不同部位的生物量有显著的不利影响,使生物量下降.大气中CO2浓度升高使植物根、茎、叶固定的C明显增加,且这种增加的趋势随土壤湿度的增加而增大.从C的分配看,分配至茎的C最多,其次是叶,根中获得的C最少.而不同植物对N的分配则不一致.大气中CO2浓度升高和土壤干旱对沙地优势植物根、茎、叶中的C/N比有影响,但规律不明显.     

温室气体变化数值模拟试验中全球降水和温度变化的迟滞效应

利用耦合气候模式(GFDL-CM2.1)研究变动气候背景下全球平均降水和温度的变化。不同情景CO2 强迫试验表明, 降水变化存在明显的迟滞效应。全球平均降水与地表温度的变化存在显著的线性关系, 但是降水同时也受到CO2 浓度的直接影响。在CO2 增加又恢复的试验中, 降水变化滞后于地表温度变化, 出现降水 “迟滞效应”。在CO2 增加过程中, 温室效应增强会立即导致大气长波吸收增强, 大气获得的净辐射能量增加, 为维持大气能量收支平衡, 地面向上潜热通量受到抑制, 形成CO2 增加对降水的抑制效应。随之而来的温度上升则主要引起大气层顶出射长波辐射以及大气对地表的长波回辐射增加, 大气净辐射能量减少, 地面潜热通量增加, 从而引起降水的增加。在CO2 减少过程中, 情况正好相反, 温室效应减弱会增加降水, 而温度降低会减少降水。温度和CO2 对降水的不同影响决定了降水的迟滞效应。     

黑河上中游流域植被时空演变规律及其对水热条件的响应特征分析

基于黑河上中游流域1999—2010年SPOT NDVI旬数据及气温、降水旬数据,采用趋势分析和时滞互相关法,对研究区内植被的时空变化规律及其对水热条件的响应特征进行了分析.结果表明:1)1999—2010年,黑河流域上游植被覆盖状况优于中游,中游除张掖市及酒泉市存在人工植被外,其他区域基本不存在人工植被;2)在1999—2010年间黑河上游流域大部分地区的植被均表现出明显退化趋势,中游流域的植被整体表现为轻度退化;3)黑河上中游流域的植被受气温的影响大于降水,而对降水的响应更为迅速.不同类型的植被对气温、降水的响应速度不一.     

山东塔山黑松树轮稳定碳同位素与气候要素的响应

在山东塔山东坡采集黑松(Pinus thunbergii Parl)树芯样本,建立树轮稳定碳同位素年表,发现在数十年尺度上与工业革命以来大气稳定碳同位素比率降低的事实相吻合,但1976年之后树轮稳定碳同位素比率(δ13C)有逐渐上升的趋势,其原因可能是大气中CO2的积累效应导致了大气与海洋之间CO2交换的不稳定性.通过对样本δ13C序列校正提取高频序列后与气象站气象资料进行相关分析,发现树轮δ13C序列与温度呈正相关,与降水量和日照时数呈负相关,温度和降水以及日照时数对树轮δ13C的影响均存在一定的滞后效应,该地区树木生长的限制性气候因子比较复杂,可能受到多种气候因子的共同影响,在气候重建研究中应当慎重选择.     

中国CO2能源排放量与CO2大气浓度时空分布研究

针对全球范围内CO2排放量逐年增加,CO2大气浓度逐年上升的现实,基于国家能源统计数据(2006~2009年),对中国各省区的CO2排放总量、排放强度进行计算,并结合遥感反演的同期我国区域范围大气CO2柱体浓度数据,通过分析发现两者的时空分布具有较大的相关性,基于以省区为单位比较相关性,表明化石燃料排放的CO2确实是CO2浓度变化的一个驱动因素.     

黄土高原地区植被覆盖时空演变对气候的响应

利用GIMSS/NDVI数据对黄土高原地区1982—2003年期间植被覆盖变化的研究表明:黄土高原地区植被覆盖整体呈现增加趋势,并存在明显的空间差异.植被覆盖改善区域主要分布在河套平原、鄂尔多斯高原、兰州北部等黄土高原的北部地区,而退化区从西峰、延安向东到离石、临汾以至太原以西呈条带状分布.值得关注的是虽然20世纪80年代植被覆盖增加趋势明显,但90年代中期以来植被覆盖退化趋势非常显著.降水是影响黄土高原地区植被覆盖变化的重要因素,月降水量小于40—60mm期间,植被NDVI和降水量呈线性关系,但当月降水超过60mm之后,植被NDVI不再有明显的增长趋势.     

南极Fides半岛CH4浓度监测

在南极法尔兹半岛（Fildes Peninsula）6个环境小区内采集了近地面气体样品,在室内分析了其中223个样品的CH3浓度,得出了这些小区内大气CH4平均浓度;其中沿海潮间带藻类发布区、企鹅聚集区和人类活动区CH4浓度显著高于全球CH4平均浓度及其他无人区,表明这些区域可能是南极地区大气CH4主要的源;而苔藓、地衣植被区CH4浓度显著低于内陆冰盖区和全球大气CH4平均浓度,表明苔原植被区可能是南极大气CH4重要的汇,还分析了苔藓植被区CH4浓度的夏季变化,在夏季2个多月内该植被区CH3浓度呈上升趋势;在相同的天气条件下,苔藓与地衣两不同植被区CH4浓度变化趋势基本相同;但两者土壤CH4通量存在明显的消长关系。     

河北坝上地区及浑善达克沙地植被演化及其与风沙活动关系

河北坝上及内蒙古浑善达克沙地是环首都生态圈的一部分,也是荒漠化研究的关键区域。前人的研究表明,这一地区的风沙活动大约始于6000年前。虽然这一地区人类开发的历史较短,但近50年来的植被退化速度非常迅速。坝上地区和浑善达克沙地植被退化与北京地区沙尘天气有密切的关系,但详细机理仍有待探讨。作者提出了本区植被退化与荒漠化研究的3个方向：（1）生态样带综合研究;（2）植被演化与风沙活动关系的模型研究;（3）荒漠化时空格局研究。     

陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的气候特征

利用陕西、甘肃、宁夏和内蒙古西部地区64个测站1961～2000年春季降水量的资料,采用EOF、REOF、小波分析和突变分析等方法,对陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的空间分布特征和时间演变规律进行了诊断分析研究.结果表明:陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水的空间分布既有整体一致的特性,也存在东部和西部、南部和北部相反变化的差异,可将陕甘宁及内蒙古西部地区划分为三个主要的降水异常区域:陕南秦岭区、甘蒙西部区和河套区.各异常区代表站资料反映出近40a来陕甘宁及内蒙古西部地区春季降水呈减少趋势,但未发生突变现象,并且存在着14a,8a和2～6a的周期变化.     

大气甲醛时空特征与影响因素分析——以中国主要经济区为例

基于2007-2018年OMI甲醛数据产品探讨了京津冀、长三角、粤港澳三个主要经济区的大气甲醛柱浓度时空分布特征,并对比分析了不同自然条件和人类活动因素对主要经济区大气甲醛浓度演变的影响关系。结果表明：2007-2018年主要经济区大气甲醛年均柱浓度总体呈增长趋势,变化经历了快速增长、缓慢回落、平稳发展和迅速反弹四个阶段,多年甲醛平均浓度表现为：粤港澳>长三角>京津冀;甲醛浓度变化有明显的季节性,表现为夏秋高,春冬低。空间分布特征表明,京津冀地区大气甲醛东南高、西北低;长三角中部和西部地区甲醛柱浓度较高,并由内陆向沿海地区递减;粤港澳地区广州、佛山两地大气甲醛柱浓度较高,同样表现为内陆向沿海递减。自然影响因素中,地形是影响大气甲醛空间分布特征的重要影响因素,温度、降水和植被与大气甲醛浓度的季节性变化有较强的关联。影响京津冀、长三角和粤港澳地区大气甲醛变化最主要的人为因素分别为工业活动、交通运输和第二产业发展。     

游客呼吸与九寨沟钙华景观退化的相关性探究

在全球CO2持续升高背景下,游客的CO2排放导致热门景点周围的大气CO2升高速度远远大于全球平均CO2升高速度.针对这一问题,基于涡度相关系统,对九寨沟树正寨犀牛湖区域进行长期CO2浓度监测,结合年均径流量和基于CO2浓度得到的钙华(CaCO3)损失速率,估算九寨沟世界自然遗产地的钙华年损失量,探究钙华退化的机理.结果...     

CO2浓度变化对欧洲区域气候影响的数值研究

给出了大气中二氧化碳浓度加倍引起的德国南部及邻近阿尔卑斯山区5年1月和 7月气温和降水率变化的模拟结果.模式采用在大气环流模式(ECHAM3)中嵌套的中尺度气候和化学模式(MCCM).模拟结果显示:区域平均气温(地面上2 m处温度)的5年平均1月增加0.8℃,7月增加4.7℃;区域降水率的5年逐月平均则显示1月无变化,7月减少40 %.讨论了气温、降水率以及降水频率等变化的空间分布,也给出了控制试验(1×CO2) 和敏感试验(2×CO2)中气温和降水率的年际变化模拟结果.     

东亚干旱、半干旱区夏季降水的模拟研究

将IPCC第5次评估报告国际耦合模式比较计划中的18个气候模式模拟结果与美国气候预报中心的观测资料进行对比,系统评估了18个气候模式对东亚干旱、半干旱区过去58 a(1948-2005年)夏季降水变化的模拟能力,并根据分数值的大小选取模式G1和G2进行对比分析.结果表明,G1对东亚干旱、半干旱区夏季降水变化趋势的模拟与观测资料较为一致,其中中国西北地区的降水增加,而中国东北及蒙古地区的降水表现为减少的趋势,模拟的蒙古西部地区的降水变率偏小;G2的模拟结果与观测值相差较大,尤其中国东北、西北局地及蒙古地区夏季降水的变化趋势与观测值相反.合成分析结果表明,在季风偏强年,G1模拟的夏季降水变化与观测值具有较好的一致性,即中国东北和蒙古地区降水明显偏多,但在季风偏弱年,G1模拟的夏季降水变化与观测值相比偏差较大,尤其在中国东北及蒙古地区,模拟的降水变化比观测值明显偏弱.在RCP4.5和RCP8.5排放情景下,G1的模拟结果表明到2100年大部分东亚干旱、半干旱区夏季降水呈增多趋势,其中以中国西北南部及东北地区最为显著.