青藏高原植被净初级生产力对气候变化的响应

摘要

通过广泛的观测数据分析和模型模拟研究，联合国气候变化专门委员会(IPCC)在其2007年发表的气候变化第四次评估报告得出全球气候正在变化的结论。全球气候变化强调了理解全球生物群系(Biome)如何响应这些变化的必要性。本研究利用气象数据、遥感数据等多种数据源和基异值分解(Singular valuedecomposition)、地理信息系统等多种数量化方法，根据实际气候变化趋势设计了气候(主要是降水和气温)变化情景，并利用生态系统模型(Biome-BGC)模拟了青藏高原生态系统净初级生产力对这些变化的响应，取得以下主要进展：
　　 净初级生产力对降水变化的敏感性(即净初级生产力与降水量线性关系中的斜率b)随着年降水量的增加而降低。选取每个研究地点降水量最小年份的降水及其所对应的净初级生产力并进行线性回归，得到青藏高原各生态系统的最大水分利用效率(即该线性回归的斜率)。高敏感性(水分限制，即干旱化环境)生态系统的水分利用效率接近于最大水分利用效率，而低敏感性(非水分限制，即湿润环境)生态系统的水分利用效率远小于最大水分利用效率。减少生长季节的降水量和/或气温升高都使生态系统的水分利用效率接近于最大水分利用效率。
　　 近30年来中国西部夏季强降水和干旱年份都有所增加，即降水年际变率增大，而平均降水则无明显变化；夏季平均气温的变率和平均值都有所增加。根据这些变化设计情景模拟了青藏高原植被净初级生产力，分析表明净初级生产力年际变率随降水和/或气温年际变率增加而增加，但其随降水年际变率的增加更为明显。在对降水变化不敏感的研究地点，降水年际变率增加导致多年平均净初级生产力有所减少。而对降水变化敏感的研究地点，降水年际变率的增加对多年平均净初级生产力无明显影响。
　　 降水变化的另一个重要特征是降水年内变率的增加，如极端降水增加，降水次数减少，降水间隔时间(干旱时间)增长。这些情景下的净初级生产力模拟表明，低敏感性生态系统的净初级生产力随年内降水变率的增加略有减小；中等和高敏感性生态系统的净初级生产力随年内降水变率的增加而增大。对这一部分的结果的分析需要进一步的实验或利用其它生态系统模型的模拟研究来支持。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章研究背景

第二章立论根据

2.1中国近50年气候变化

2.2生态系统生产力对气候变化响应

2.3生态系统生产力模拟

2.4研究目的

第三章研究内容

3.1中国近50年的气候变化

3.2生态系统净初级生产力对气候变化的响应

第四章研究方法与过程

4.1数据和方法

4.1.1中国近50年气候变化：辐射、气温、风速和蒸发

4.1.2中国近50年气候变化：降水的趋势和变率

4.1.3生态系统生产力模拟：逐日太阳辐射值的估算

4.1.4生态系统模拟：生产力对降水量变化和气候变暖的响应

4.1.5生态系统模拟：生产力对降水和气温变率的响应

4.1.6生态系统模拟：生产力对年内降水变率和气候变暖的响应

4.2研究过程

第五章研究结果与分析

5.1中国近50年气候变化：辐射、气温、风速和蒸发

5.1.1结果

5.1.2讨论

5.2中国近50年气候变化：降水的趋势和变率

5.2.1结果

5.2.2讨论

5.3生态系统生产力模拟：逐日太阳辐射值的估算

5.3.1结果

5.3.2讨论

5.4生态系统模拟：净初级生产力对降水量变化和气候变暖的响应

5.4.1结果

5.4.2讨论

5.5生态系统模拟：净初级生产力对降水和气温变率的响应

5.5.1结果

5.5.2讨论

5.6生态系统模拟：净初级生产力对年内降水变率的响应

5.6.1结果

5.6.2讨论

第六章研究结论及其意义

6.1主要结论

6.2意义

6.3下一步工作的展望

参考文献

攻读博士学位期间发表和待发表文章

致谢