东北森林净第一性生产力与碳收支对气候变化的响应

以东北地区(38.43'N～53.34'N,115.37'E～135.5'E)为研究对象,利用当前气候状况和不同气候情景下的气象数据驱动基于个体生长过程的中国森林生态系统碳收支模型FORCCHN,模拟了气候变化对东北森林生态系统净第一性生产力(NPP)和碳收支(NEP)的影响.结果表明:1981～2002年期间,东北森林NPP总量位于0.27～0.40 pgc·a-1之间,平均值为0.34 pgc·a-1;土壤呼吸总量在0.11～0.27 PgC·a-1,平均为0.19 PgC·a-1;NEP总量位于0.11～0.18 PgC·a-1之间,且近20多年来该区森林起着CO2汇的作用,平均每年吸收0.15 Pg C的CO2;该区森林NPP和NEP对温度升高比对降雨变化的反应更为敏感;综合降雨增加(20%)和气温增加(3℃)的情况,该区各点森林的NPP和NEP增加的幅度最大;温度不变、降水增加(不变)情景下最小.     

黑河流域叶面积指数（LAI）空间尺度转换

为有机地整合利用不同分辨率遥感数据获取的陆面过程以及其他相关的环境变量,尺度问题越来越受到人们的重视.选取黑河张掖绿洲区为实验研究区,利用ETM 影像反演的LAI通过升尺度转换到900m分辨率,对LAI尺度转换过程中引起的误差进行了定量分析,尝试提出一种新的基于NDVI像元分解的更有效的升尺度转换方法.研究发现非线性的升尺度算法引起的误差不超过 10.5%,且误差大小与地表异质性程度正相关,而地表异质性是导致LAI尺度转化误差的主要原因,严重时可能造成 45%的偏差,但纯像元LAI的计算不受尺度影响.提出的基于NDVI像元分解的LAI升尺度转换算法,分两步考虑了地表异质性问题,很好的实现了研究区30m空间精度 LAI向900m的尺度转换,该方法应用于干旱、半干旱的中国西北黑河流域NASA 发布的MODIS LAI产品校正,取得了良好效果.     

荒漠杜加依林冠层水热变化及CO2交换特征

选取新疆艾比湖湿地国家级自然保护区荒漠杜加依林为研究对象,利用通量塔连续观测数据分析新疆艾比湖流域内杜加依林冠层界面水热垂直变化和CO_2交换特征,进一步比较了冠层界面湍流碳通量、植物冠层储存碳通量及净碳交换量,探讨了不同时间和垂直空间序列下杜加依林冠层界面温湿廓线与CO_2交换过程的相互关系。结果表明,新疆艾比湖流域内杜加依林冠层上方大气稳定度生长季的6—9月为中性(z/L=0.009),非生长季为不稳定(z/L=-0.449),全年总体呈不稳定水平(z/L=-0.194);冠层界面上气温垂直变幅小于5℃,随高度呈递增趋势,湿度垂直变幅超过40%;地-气碳通量呈秋冬小春夏大规律,年碳收支高于干旱区平均水平,为-0.026 mg CO_2m~(-2)s~(-1),表现为碳汇;垂直空间尺度上垂直温湿度差与生态系统净碳交换量(NEE,Net Ecosystem Exchange)拟合较好,温度拟合结果为R~2=0.7350(P﹤0.01),湿度拟合结果为R~2=0.3627(P﹤0.01),水热变点分别为5%和1℃,而季节尺度上温度拟合结果较好,温度拟合结果为R~2=0. 5221(P﹤0. 01),湿度拟合结果为R~2=0.1716(P﹤0.01),变点为55%和18℃。生长季较小的冠层垂直温差有利于杜加依林对大气CO_2的吸收,而冠层高湿环境则会抑制杜加依林对CO_2的吸收。     

土地利用/覆盖变化对中国不同季节气温的影响

近几十年中国地区土地利用/覆盖变化(LUCC)较大,在区域气候模拟中尤其需要使用更加准确的土地利用/覆盖数据。基于模式原有的USGS和新开发的LUC90两种土地利用/覆盖资料,利用区域环境集成模拟系统(RIEMS2.0)分别进行连续10a模拟,分析LUCC对中国不同季节气温的影响。结果表明:1)采用LUC90资料后,中国及东北、华北、华南夏季平均气温增加,但只有东北模拟与观测值的偏差减小,且通过显著性检验(P0.01)。中国及东北、华南冬季平均气温增加,并且模拟与观测值的偏差减少。中国及华北和华南对冬季气温年际变率的模拟改善好于夏季。2)土地利用/覆盖变化通过影响潜热通量的变化和净吸收辐射通量的变化来影响不同季节气温的变化。冬季净辐射通量变化对气温变化的贡献较夏季大,而夏季潜热通量变化对气温变化的贡献较冬季大。雨养农田转变森林、草地、灌溉农田过程造成通量变化,其对气温变化的影响也存在不同分区季节的差异。     

基于Argo数据的热带大西洋大眼金枪鱼时空分布

为了解热带大西洋延绳钓大眼金枪鱼适宜渔获水温的等温线时空分布,分析大眼金枪鱼适宜的垂直和水平空间分布范围,采用Argo浮标剖面温度数据,运用Kriging方法重构热带大西洋9、12、13和15℃月平均等温线场,网格化计算了12、13℃等温线深度值和温跃层下界深度差,并结合大西洋金枪鱼国际养护委员会(ICCAT)大眼金枪鱼延绳钓渔业数据,绘制了12、13℃等温线深度与月平均单位捕捞努力渔获量(CPUE)的空间叠加图,用于分析大眼金枪鱼中心渔场CPUE时空分布和高渔获率的水温等值线时空分布的关系.结果表明:热带大西洋大眼金枪鱼中心渔场延绳钓高渔获率的水层垂直分布在温跃层下界以下区域,在表层以下150~450 m深度.在水平空间上,12℃等温线高值CPUE出现的深度值大多小于300m,集中分布在190~260 m,深度值超过400 m几乎没有CPUE值.大眼金枪鱼水平空间分布受12℃等温线影响.13℃等温线高值CPUE出现的深度值大多小于250 m,集中分布在150~230 m,深度值超过300 m几乎没有渔获.采用频次分析和经验累积分布函数计算其适宜次表层环境因子分布:12℃等温线190~260 m;13℃等温线160~240 m;12℃深度差-10~100m;13℃深度差-40~60 m.文章初步得出热带大西洋大眼金枪鱼中心渔场适宜的水平、垂直深度值分布区间,结果可以辅助寻找中心渔场位置,同时指导投钩深度,为大西洋大眼金枪鱼实际生产作业和资源管理提供理论支持.     

农田灌溉对印度区域气候的影响模拟

为满足人类对粮食的需求,全球灌溉农田面积迅速扩张,农田灌溉对区域气候的影响引起广泛地关注。利用区域环境系统集成模式(RIEMS2.0)和最新的土地利用变化资料,选取农田灌溉面积最大的印度区域作为研究区域,进行雨养农田和灌溉农田的对比试验,探讨农田灌溉对区域气候的影响。结果表明:(1)农田灌溉使得印度区域年平均气温降低1.4℃,年平均降水率增加0.35mm/d。农田灌溉对印度区域气候的影响存在明显的季节波动,季风前期及6月份该区域气候对下垫面变化的响应最为敏感;7-9月各气候要素变化较小。(2) 农田灌溉使得印度区域地表净辐射增加,且地表净辐射在潜热通量和感热通量之间的分配发生了较大的改变,潜热通量增加,感热通量减少;对地表起冷却作用;同时由于土壤湿度增加,蒸散作用增强,大气中水汽含量增加,潜热不稳定能量增加,导致对流性降水增加。     

鼎湖山主要森林生态系统地表CH4通量

利用静态箱-气相色谱法对鼎湖山3种处于演替不同阶段的森林类型-季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林-的地表CH4通量进行了为期一年的原位观测和研究,结果表明:3种林型地表吸收CH4通量按从大到小的顺序为:季风林>混交林>松林,不同林型间的CH4通量差异与森林土壤的性质有密切关系,即土壤容重越小、有机质含量与土壤温度和湿度都没有明显的相关性,但在旱季土壤温度成为控制地表CH4通量的主要因子。     

温带草甸草原土壤N2O产生过程研究

以大量的室内模拟培养实验,以内蒙古温带草甸草原土壤为研究对象,利用AIM乙炔抑制法,模拟野外条件对原样土壤样品进行N2O产生过程进行研究。实验结果表明:内蒙古温带草甸草原土壤N2O产生过程以硝化作用为主。其中异养硝化作用起主导作用,自养硝化潜势和反硝化潜势在草原植物不同生长季节变化不同,总体上异养硝化潜势>自养硝化潜势>反硝化潜势。由于自养硝化作用在不同季节的发生,使得草甸草原土壤N2O的产生潜势也高、低起伏变化。从而揭示了内蒙古温带草原土壤以异养硝化作用过程为主产生N2O和N2O排放通量较低的微生物学机理。     

湿地生态系统土壤温度对气温的响应特征及对CO2排放的影响

通过2年的野外定位观测,研究了沼泽湿地土壤温度对气温变化的响应特征,以及土壤温度对沼泽湿地植物 土壤系统CO₂排放的影响,并对CO₂排放的季节性变化进行模拟计算.结果表明,随融冻作用开始,沼泽湿地土壤温度对气温变化的响应强度不断增大,根层土壤温度与气温间呈显著指数关系（R²=0.94,P<0.01）,但不同深度土壤温度对气温变化的响应强度存在一定的差异,表现为随土壤深度的增加,二者之间的相关系数变小,土壤温度对气温的响应强度减弱.沼泽湿地植物 土壤系统CO₂排放与根层土壤温度有关,二者呈显著指数相关关系（R²=0.84,P<0.01）,利用模型模拟计算出沼泽湿地2003年生长季植物 土壤系统CO₂排放通量平均值为664.5±213.9 mg·m^-2·h^-1,野外定位观测值为634.0±227.7 mg·m^-2·h^-1,二者之间差值不大,表明利用此方法可以对沼泽湿地生长季CO₂排放进行估算.     

温度和水分对草甸草原土壤氧化亚氮产生速率的调控

通过试验室模拟试验,研究了调控草甸草原黑钙土N₂O产生速率的因素.结果表明,土壤水分对草甸草原土壤N₂O产生速率有重要影响(F=6.149,P＜0.01).但相关性分析表明,草甸草原土壤含水量与N₂O的产生速率间线性相关不显著.就土壤N₂O的产生速率而言,温度的影响远低于土壤水分的影响(F=2.275,P=0.106).土壤水分和温度对不同生长阶段的草甸草原土壤N₂O产生速率的调控作用主要表现为阶段性的多阶多项式关系：y=ax³+bx²+cx+d,其中a、b、c、d是常数.