三江源区干湿变化特征及其影响

受全球气候变化影响,过去的几十年里,位于青藏高原东部的三江源区气象、水文特征发生了显著变化。干湿状况反映了区域水分和气候特征,研究气候变暖背景下的干湿变化特征,对揭示区域环境对气候变化的响应以及水文-生态演变问题有重要价值。利用近58 a的水文气象数据,采用霍尔德里奇(Holdridge)潜在蒸散率(Potential Evapotranspiration Rate,PER)代表干燥度,用累计距平、Pettitt突变点检测及逆距离加权法研究基于PER的三江源区干湿变化特征和分布,探讨气候变化背景下各气象要素变化对干湿变化带来的可能影响。结果表明:(1)时间序列上,三江源区整体PER值表现出上升趋势(P0.05),且在1997年发生突变(P0.1),干旱化有增加趋势;(2)空间分布上,PER呈现自东南向西北递增的变化格局,大部分站点的PER增加趋势显著;(3)通过相关性分析,PER与降水及相对湿度呈显著地负相关,与气温和日照显著正相关;气温是三江源暖干化的主要因素。     

东北阔叶红松林分布区生态气候适宜性及全球气候变化影响评价

以在植被分布中起重要作用的温度指标(生长度·日,GDD)和水分指标(可能蒸散率,PER)为基础提出温度·水分影响函数f(GDD,PER),评价丁东北阔叶红松林分布区生态气候环境质量即生态气候适宜性．将f(PER,GDD)≥0．70划为阔叶红松林核心分布区;0．35≤f(PER,GDD)＜0．70划为适宜分布区;f(PER,GDD)<0．35划为边缘分布区．东北阔叶红松林分布区面积为39．99km^2,其中核心分布区面积7．13×10^4kg^2,适宜分布区12．27km^2,边缘分布区20．59km^2。同时结合大气环流模式(GISS、OSU)的气候变化情景评价了全球气候变化对东北阔叶红松林分布区生态气候适宜性的影响．结果表明,于暖化气候条件下东北地区阔叶红松林分布区明显减小,生态适应性显著下降。     

四川植被净第一性生产力(NPP)对全球气候变化的响应

根据全球气候变化的趋势 ,利用生态信息系统 (EIS)技术 ,采用植被净第一性生产力模型 ,并结合海拔因素 ,模拟了四川植被净第一性生产力在未来气候 5种水热条件下空间分布格局的变化趋势。结果表明 ,当前四川植被的净第一性生产力 (NPP)从总体上沿东南向西北呈逐渐递减趋势。植被净第一性生产力与降水量呈明显正相关关系 ,二者曲线比较近似。与可能蒸散率呈明显负相关关系 ,与海拔关系比较复杂。在盆地内 ,NPP值主要取决于降水量的多少。在盆地向高原过渡地区和高山高原地区 ,植被净第一性生产力主要取决于可能蒸散率的大小。随着全球气候的变化 ,四川省的植被净第一性生产力将沿东南至西北方向发生面积和值的推移。当温度升高 2 5℃ ,降水量增加 10 %时 ,四川省的植被净第一性生产力将增加13 76 % ,随着降水量增加到 2 0 % ,其值将进一步升高 ,达到 10 92 2TDM·hm-2 ·年 -1。当温度升高 4℃ ,降水量增加 10 %时 ,四川省的植被净第一性生产力将增加 18 2 9% ,随着降水量减少到P 10 %时 ,其值将逐渐减少到 9 5 30TDM·hm-2 ·年-1。     

基于最大熵模型预测气候变化下河蚬在中国的潜在分布

河蚬是一类在我国广泛分布的底栖贝类,具有重要的经济价值及生态价值。近年来,河蚬野生资源量锐减,了解河蚬在国内的潜在分布能为河蚬的保护和合理利用提供重要参考。基于河蚬在中国的136个分布点和8个环境因子,采用ENMeval包和biasfile优化后的最大熵模型(MaxEnt)预测分别河蚬现代和未来(2041—2060年和2081—2100年) 6个气候情景下的潜在分布。综合Jackknife检验、置换重要值和环境因子贡献率评估影响现代河蚬潜在分布的主要因子,比较未来气候情景下潜在适生区差异从而分析预测河蚬适宜分布的变化。结果表明：(1)优化后的MaxEnt模型预测准确度极高,平均AUC值为0.900±0.037,平均AUC_DIFF值为0.019,现代河蚬潜在分布区域总面积为188.33×10⁴ km²,主要集中在长江流域、海河流域、淮河流域、珠江流域、东南沿海区域以及黄河流域下游和渤海湾沿岸区域。(2)影响河蚬潜在分布的主要环境因子为海拔、温度(年均温和温度年较差)和降水(年降水量)。(3)在未来6种气候情景下,河蚬主要潜...     

气候年际变率对全球植被平均分布的影响

采用改进后的通用陆面模式的动态植被模式(CLM-DGVM)研究当前气候条件下气候年际变率对全球潜在植被平均分布的影响。设计两组区域数值实验,一组使用基于NCEP再分析资料衍生的1960-1999年多年气象数据循环驱动,对照实验使用这40a的气候平均态或单年气象资料驱动(即没有气候年际变率),分别考察有无气候年际变化对热带、温带和寒带的潜在植被分布平衡态的影响。在此基础上以1950-1999年上述数据及对应的气候平均态为驱动做两组全球实验。结果表明气候年际变率导致全球植被总覆盖度下降,其中树和灌木减少而草增加;全球平均覆盖度的变化按常绿树、草、灌木、落叶树顺序递减,而相对变化(即格点覆盖度差异的绝对值的全球平均值与气候平均态下植物覆盖度的比值)按灌木、草、落叶树、常绿树顺序递减。在温度、降水、风速、比湿、光照、气压等6种气候因子中降水年际变率对于植被平均分布影响最显著。受降水影响,当年降水小于1200mm时植被总覆盖度的差异随其变率增加而下降,其它时候影响不明显。年降水小于1500mm时树减少,幅度随其年际变率变大而增加。常绿树无论降水多寡均减少,而落叶树在年降水大于1500mm时随其变率变大而增加。草在年降水小于1500mm、变率为中等时差异最大,降水较大时其年际变化对草的影响不大。温度年际变率对落叶树分布影响不大而使常绿树减少,尤其是在寒带,其幅度大致随变率增加而变大。草主要在温度高于-10℃增加而灌木在温度低于0℃增加。植被总体覆盖度在温度高于0℃时受影响普遍降低,降低的区域对应于温度年际变率较大的区域。以上结果说明用气候模式或生物地理模式预测未来植物分布时要同时考虑气候平均态和气候变率两方面的变化。     

未来气候变化对四川盆地生命地带的影响模拟

根据未来气候变化的趋势 ,利用生态信息系统 (EIS)技术 ,采用修正后的Holdridge生命地带模型 ,并结合海拔因素 ,模拟了四川盆地在未来气候 5种水热条件下可能出现的生命地带类型。结果表明 ,随着未来全球气温的升高 ,四川盆地内森林地带总分布面积将增加 ,高山草甸或冻原地带分布面积将减少 ,亚热带荒漠地带将出现 ,整个生命地带的分布将会沿东南至西北方向发生类型和地界的推移     

气候变化情境下入侵植物紫茉莉在中国的适生分布格局及早期预警

阐明全球气候变化背景下入侵植物的分布格局变迁,对入侵植物的治理与防控具有重要的理论和实践意义。本研究以紫茉莉(Mirabilis japala)为对象,运用最大熵(MaxEnt)模型,基于全国范围内228个分布点和13个主要环境气候因子(来源于WorldClim的19个环境气候数据),模拟分析影响紫茉莉分布的主要环境因子,结合ArcMap软件分析当前和未来(2050s、2070s)3种气候情景下(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)紫茉莉的适生区分布格局及变化规律。结果表明：MaxEnt模型预测结果准确度极高,训练集和测试集AUC值分别为0.983和0.980,影响紫茉莉分布的主要环境因子为最暖季度降水量;当前气候条件下,紫茉莉的适生面积429.06万km²,占我国国土的44.52%,除新疆外其余省份均有分布;未来3种气候情境下,紫茉莉潜在分布区整体呈现“南缩北扩”现象,适生区总面积增加,吉林南部、黑龙江南部以及内蒙古东南区域为主要扩张区域,分布质心向东北方向的高纬度地区迁移。因此,在全球气候变化情景下,紫茉莉在我国的适生区域增加并向北扩张。黑龙江和内蒙古以...     

全球陆地生态系统光合作用与呼吸作用的温度敏感性

基于全球647套通量数据,定量分析了全球尺度下生态系统光合作用和呼吸作用的温度敏感性(Q10)随纬度、气候和植被的分布规律。结果表明:在全球尺度下,光合作用和呼吸过程的温度敏感性(Q10,G和Q10,R)都随纬度的升高而增加,其中Q10,G和Q10,R的均值分别为3.99±0.21和2.28±0.074。除热带多树草原、常绿落叶林外,Q10,G均大于Q10,R值。不同植被类型的温度敏感性存在显著性差异,表现为:针叶林阔叶林;落叶林常绿林,其中生态系统的季节性变异是造成差异的主要原因。当植被类型和纬度区域共同影响Q10值时,植被类型对Q10值的总变异贡献更大。气候类型对Q10,G和Q10,R都有显著影响。在气候带上,干旱带的Q10,G最小,而冷温带的Q10,G最高。不同气候类型下(除温带草原气候外)的Q10,G都大于Q10,R。在极端条件下,温度可能不在是主导因素,而水分对温度敏感性的影响不可忽略,今后的研究需要更多的关注生态系统温度敏感性对水分变化的响应。     

基于MaxEnt模型分析重庆马尾松适生的生物气候特征

马尾松是我国南部地区主要用材、产脂和荒山造林树种, 具有较高的生态和经济价值。分析马尾松适生的气候特征, 为马尾松林业生产提供科学依据。基于626个分布点和19个气候数据, 利用MaxEnt模型模拟马尾松在重庆的地理分布并检测其气候主导因子及其适宜值。马尾松最适宜(分布值为p≥0.5)分布的地区是在南岸、大渡口、巴南、江北、云阳、渝北的东部和南部、北碚的东南部、沙坪坝的东北部、九龙坡的东部和南部、石柱的北部、江津的东北部、綦江的东北部、万盛的中西部、南川的中南部、涪陵的西部和北部、长寿的中南部和东部、丰都的中部和西北部、忠县的东部和南部、万州的中部和东北部、开州的中部和西南部以及武隆局部地区等。分布值0.50>p≥0.25的区域是以上高分布值区域的向外扩展。同时, 渝东南部分区县西南方向也进入该分布值。最暖月份最高温度、最暖季度平均温度和全年平均温度对马尾松的分布影响较大, 其中最暖月份最高温度的适宜值为大于32.8℃, 最适值为大于34.2℃; 最暖季度平均温度的适宜值为大于26.8℃, 最适值为28.2℃; 全年平均温度的适宜值为大于16.8℃, 最适值为大于18.5℃。该结果反映出马尾松的潜在地理分布范围, 并揭示马尾松在重庆分布上所需的气候条件。     

基于半变异函数的环渤海地区NDVI空间格局特征研究

基于环渤海地区1999-2009期间年尺度的NDVI序列数据和半变异函数分析方法, 定量研究植被覆盖分布的空间格局特征及其时间变化特征, 结论如下: 1)辽宁省地形对植被分布的影响强于气候, 植被分布整体的连续性最好; 而在山东和京津冀区域, 温度对植被覆盖空间格局的影响强于水分, 且山东植被分布的斑块化最为显著; 2)结构性因子对辽宁、京津冀、山东三个分区植被覆盖的影响作用占主导, 但均呈减弱趋势; 3)辽宁、京津冀、山东三个分区植被覆盖空间变异最小、空间连续性最大的方向分别为东北－西南(30°)、西北－东南(150°)和西北－东南(135°), 该方向的差异体现了影响因子类型及其作用的差异性。     

基于Maxent模型的党参全球潜在分布区预测

基于党参全球129个分布点和37个生态因子,利用最大熵模型(Maxent)与地理信息系统(GIS)预测党参的全球生态适宜区.结果表明: 党参的全球生态适宜区总面积达到884.79×10⁴ km²,主要分布在北半球的东亚地区,其中以中国最为集中.中国的党参生态适宜区中,适宜性指数较高的区域主要分布在山西、陕西、四川、甘肃东南地区、西藏东部、云南东南地区、山东东北地区等,中国是党参的最佳栽培区.影响党参地理分布的生态因子主要是气候因子,其中,温度因子起主导作用,降水因子次之;然后依次是地形与土壤因子.年均温和降水的季节性、最冷季平均温、最干季降水量对其影响最大.     

气候变化对7种保护植物分布的潜在影响

利用CART（classification and regression tree,分类和回归树）模型,采用A2和B2气候变化情景,模拟分析了气候变化对桫椤（Alsophila spinulosa（wall.ex hook.）Tryon）、水青树（Tetracentron sinenseOliv）、十齿花（Dipentondon sinicus Dunn）、青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim）、桃儿七（Sinopodophyllum emodi（Wall.）Ying）、太白红杉（Larix chinensis Beissn）和山白树（Sinowilsonia henryi Hemsl）的分布范围及空间格局的可能影响。结果显示：在气候变化下,这些植物目前适宜分布范围将缩小,其中太白红杉、山白树和水青树减少幅度较大,十齿花和青檀次之,桫椤和桃儿七较小。就植物新适宜及总适宜分布范围,太白红杉和山白树从1991～2020年到2081～2100年时段呈现减少趋势,其它植物却呈现增加趋势。气候变化下,这些植物空间分布格局将发生较大改变,太白红杉将失去适宜分布范围,其它植物目前适宜分布区的西部、南部、西南、东部和东南部一些区域将不再适宜,新适宜分布区将主要向北部、东北部、西部、西南或西北部一些区域扩展。气候变化下,这些植物适宜分布范围与年均气温和降水量变化的相关性并不一致,一些植物适宜分布范围与年均气温和降水量变化相关系数并不显著（p〉0.05）;除了桫椤新适宜及总适宜、十齿花和桃儿七目前适宜分布范围与年均气温和年降水量变化回归关系较密切外,其它植物适宜分布范围与年均气温和年降水量变化的多元线性回归关系都较弱。这说明,在气候变化情况下,这些植物空间分布格局将发生改变,目前适宜分布范围缩小,除太白红杉和山白树外,其他几种植物新适宜范围扩大。     

气候变化对6种荒漠植物分布的潜在影响

分析气候变化对植物分布的影响,对保护生物多样性具有重要意义。利用CART（分类和回归树）模型及A2和B2情景,分析了气候变化对短叶假木贼（Anabasis brevifolia）、裸果木（Gymnocarpos przewalskii）、梭梭（Haloxylon ammoden-dron）、膜果麻黄（Ephedra przewalskii）、驼绒藜（Ceratoides latens）和喀什膜果麻黄（Ephedra przewalskii var.kaschgarica）分布范围及空间格局的影响。结果表明：气候变化下,这些植物目前适宜分布范围减小;从新适宜及总适宜分布范围而言,短叶假木贼和梭梭从1991-2020年到2051-2080年时段增加,之后减小,其它植物从1991-2020年到2081-2100年时段减小;喀什膜果麻黄和驼绒藜适宜分布范围减小并破碎化,其它植物向目前适宜分布的西部、西北部（或青海西南部）、昆仑山、阿尔金山和祁连山区扩展;除驼绒藜和喀什膜果麻黄与年均气温变化具显著相关性外,其它植物分布范围与年均气温和降水量变化的相关性较弱（P〉0.05）,除驼绒藜、喀什膜果麻黄和裸果木目前分布范围与年均气温和降水量变化的回归关系较强外,其它植物分布范围与年均气温和年降水量变化多元线性回归关系较弱。上述研究结果表明,气候变化下,这些植物空间分布格局改变,目前分布范围减少,新适宜及总适宜分布范围近期增加,随着气候变化程度的增强,又逐渐减小。     

气候变化对6种荒漠植物分布的潜在影响

分析气候变化对植物分布的影响,对保护生物多样性具有重要意义。利用CART(分类和回归树)模型及A2和B2情景,分析了气候变化对短叶假木贼(Anabasis brevifolia)、裸果木(Gymnocarpos przewalskii)、梭梭(Haloxylon ammoden-dron)、膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、驼绒藜(Ceratoides latens)和喀什膜果麻黄(Ephedra przewalskii var.kaschgarica)分布范围及空间格局的影响。结果表明:气候变化下,这些植物目前适宜分布范围减小;从新适宜及总适宜分布范围而言,短叶假木贼和梭梭从1991-2020年到2051-2080年时段增加,之后减小,其它植物从1991-2020年到2081-2100年时段减小;喀什膜果麻黄和驼绒藜适宜分布范围减小并破碎化,其它植物向目前适宜分布的西部、西北部(或青海西南部)、昆仑山、阿尔金山和祁连山区扩展;除驼绒藜和喀什膜果麻黄与年均气温变化具显著相关性外,其它植物分布范围与年均气温和降水量变化的相关性较弱(P0.05),除驼绒藜、喀什膜果麻黄和裸果木目前分布范围与年均气温和降水量变化的回归关系较强外,其它植物分布范围与年均气温和年降水量变化多元线性回归关系较弱。上述研究结果表明,气候变化下,这些植物空间分布格局改变,目前分布范围减少,新适宜及总适宜分布范围近期增加,随着气候变化程度的增强,又逐渐减小。     

Marine assemblages respond rapidly to winter climate variability

Even species within the same assemblage have varied responses to climate change, and there is a poor understanding for why some taxa are more sensitive to climate than others. In addition, multiple mechanisms can drive species' responses, and responses may be specific to certain life stages or times of year. To test how marine species respond to climate variability, we analyzed 73 diverse taxa off the southeast US coast in 26 years of scientific trawl survey data and determined how changes in distribution and biomass relate to temperature. We found that winter temperatures were particularly useful for explaining interannual variation in species' distribution and biomass, although the direction and magnitude of the response varied among species from strongly negative, to little response, to strongly positive. Across species, the response to winter temperature varied greatly, with much of this variation being explained by thermal preference. A separate analysis of annual commercial fishery landings revealed that winter temperatures may also impact several important fisheries in the southeast United States. Based on the life stages of the species surveyed, winter temperature appears to act through overwinter mortality of juveniles or as a cue for migration timing. We predict that this assemblage will be responsive to projected increases in temperature and that winter temperature may be broadly important for species relationships with climate on a global scale.     

气候变化背景下基于MaxEnt模型的刺梨潜在适生区分布预测

为阐明气候变化背景下刺梨(Rosa roxburghii)在中国的潜在适生区分布,该研究基于刺梨的自然分布数据及当代(1960～1990)、未来(21世纪50年代及70年代)气候因子数据,采用最大熵(MaxEnt)模型模拟了当前和未来气候情景下刺梨在中国的潜在适生区,并确定影响其地理分布的主要气候因子.结果表明:(1)...     

中国陆地生态系统净初级生产力时空变化特征及影响因素

为揭示气候变化背景下我国各陆地生态系统净初级生产力(NPP)的时空分布特征与驱动机制,引入重心模型分析2000—2017年我国NPP的空间分布格局变化,并利用相关分析方法结合Thornthwaite Memorial模型定量区分气候变化与人类活动影响NPP的相对作用。结果表明：(1)2000—2017年全国NPP均值为325.86 g C/m²,整体呈现出南方高北方低,东南向西北逐渐递减的特点。(2)近18年全国与各陆地生态系统NPP均呈现增长趋势,全国NPP增长速率为4.4597 g C m^-2 a^-1,总净增加约0.391 Pg C。空间上全国与森林、草地、荒漠生态系统的NPP重心向东北方向移动,农田与城市生态系统的NPP重心向西北方向移动,表明NPP在该方向上的增速和增量最大。(3)全国NPP在华北、西北地区与四川盆地主要受降水的影响,在青藏高原与云贵高原的东部主要受气温的影响,各陆地生态系统之间城市生态系统NPP对降水响应的敏感度相对最高,荒漠生态系统NPP对温度响应的敏感度相对最高。(4)气候变化和人类活动对全...     

川西高原不同坡向云、冷杉树轮对快速升温的响应差异

在川西高原松潘县二道海林区的东南坡、西北坡和扎日寺林区的东坡用零信号法建立4条云、冷杉树轮年表,通过年轮 气候响应分析、多因素方差分析等方法研究不同坡向树木生长对快速升温的响应差异.结果表明： 快速升温(1980年)后,东坡紫果云杉生长显著加速(0.011 a^-1),而西北坡紫果云杉生长则显著降低(-0.006 a^-1),东南坡紫果云杉和西北坡岷江冷杉生长降低,但不显著.随着快速升温,不同坡向云、冷杉径向生长与气候因子的关系均出现显著变化.快速升温后,生长季温度对东坡紫果云杉径向生长的促进作用显著增加,对东南坡和西北坡紫果云杉径向生长的抑制作用也显著增加,但生长季温度对西北坡岷江冷杉径向生长的影响在升温前后变化不明显.5月降水量对东坡紫果云杉径向生长由升温前的抑制作用变为升温后的显著促进作用,而对东南坡和西北坡紫果云杉径向生长的抑制作用显著增加,5月降水量对西北坡岷江冷杉径向生长的影响在升温前后变化不明显.树轮与帕尔默干旱指数响应分析表明,快速升温后,不同坡向的土壤湿度变化是造成树轮响应差异的重要原因.多因素方差分析表明,坡向与温度、降水的综合作用是影响紫果云杉径向生长的重要因素.因此,在模拟预测树木生长对气候变暖的响应动态时,应考虑不同坡向与温度、降水的综合作用.     

川渝地区NDVI动态特征及其对气候变化的响应

四川、重庆位于我国西南、长江上游地区,地形条件复杂,区内生态环境对气候变化较为敏感,作为我国现代农业发展区和长江中上游重要生态屏障,探究区域植被覆盖与气候变化之间的关系对该地区生态文明建设与农业可持续发展具有重要意义。基于归一化差值植被指数（NDVI）和气象数据（气温、降水）,采用Sen趋势分析、MK检验和偏相关分析法,以农业地貌分区视角分析1999-2018年川渝地区植被覆盖的时空变化特征,以及植被NDVI与气温和降水之间的时空响应。研究结果表明：（1）川渝地区及各农业地貌分区植被NDVI在近20年均呈显著上升趋势,增长速率为盆周山地区（0.0073/a）>四川盆地区（0.0063/a）>川西南山地区（0.0050/a）>川西高山高原区（0.0026/a）,整体年际变化率为0.0047/a。（2）川渝地区91.51%的NDVI像元值变化为正,空间上呈现出东高西低的总体分布格局,其中盆周山地区NDVI值最高为0.60,川西高山高原区NDVI值最低为0.44。（3）川渝地区整体上NDVI与气温和降水呈正相关,且气温（r=0.707,P<0.01）强于降水（r=0.535,P<0.05）,空间上植被NDVI与气温和降水呈显著正相关区域分别占39.31%、18.92%。（4）不同农业地貌区植被生长与气候变化的响应关系呈现出明显差异。在川西高山高原区NDVI与气温呈显著的正相关关系,但与降水的关系不明显,其中阿坝-若尔盖-红原等高平原地区及西北部石渠等丘状高原地区受气温的显著正效应驱动尤为明显;在四川盆地区和盆周山地区NDVI与气温和降水均呈正相关,特别是东北部平行岭谷及低山丘陵区受气温和降水的正效应影响显著。研究有助于进一步理解川渝地区植被与气候变化的响应机制,并为促进川渝地区生态建设及发展提供参考依据。