三江源地区土地覆被变化的区域气候响应

摘要

人类活动所导致的土地覆被/利用变化是区域气候变化的一个重要驱动因子。位于青藏高原上的三江源地区，生态系统十分脆弱，且独特的地理位置决定了其生态环境状况对我国乃至全球的气候变化、生态环境均有着十分重要的影响。本文在对三江源地区的生态环境现状及其动态变化进行初步研究的基础上，重点针对三江源地区土地覆被变化的区域气候响应问题，利用区域气候模式(RegCM3，ICTP)进行了数值模拟研究。并进一步利用近20年的植被指数和气象资料探讨了三江源地区的气候变化对植被的反馈作用。主要工作及结论如下： (1)在广泛收集三江源地区自然及社会经济等资料的基础上，结合已有的研究文献，论述了研究区域的生态环境现状及主要特征。结果表明，三江源地区的草地资源丰富，但由于自然和人为因素的双重影响，源区面临着草地退化严重等一系列的生态环境问题。 (2)近46年来三江源地区的年平均气温有明显的上升趋势，平均线性增温率为0.299℃/10a，明显高于同期全国和全球的气温增长率，该结果进一步证实了处于青藏高原腹地的三江源地区对全球气候变化具有较强的敏感性。同时，气温的多年变化还表现出非对称性，即平均最低气温的升温幅度高于平均气温和平均最高气温的升幅；不同季节中，冬季的升温幅度最为显著。年降水量呈波动变化，1980s末期以后有较明显的减少趋势。 (3)源区河流径流量年内分配不均匀，主要集中在夏半年。径流量的年际间波动较大，但变化趋势并不显著。径流量与同期降水量有较明显的线性相关关系。 (4)介绍了区域气候模式RegCM3的发展历史、流程结构、动力框架及主要的物理参数化方案，并通过数值模拟的个例试验验证了该模式对中国区域气候具有较好的模拟能力。针对中国区域，进行了不同季节初始场、模式水平分辨率、侧边界方案、积云对流方案等多组敏感性对比试验，试验结果显示合理地选择模拟积分的开始时间、物理参数化方案等，对获得较符合实际的模拟结果是十分重要的。敏感性试验的结论为后期研究工作中数值模拟试验方案的设计提供了依据。 (5)在已有的研究工作基础上，对RegCM3进行了调试，使其能连续、稳定地进行8年的气候模拟积分。长期数值模拟的结果进一步验证了RegCM3对中国区域气候多年平均状况及季节特征的模拟能力，可以用于研究下垫面植被状况的改变对区域气候影响。 (6)三江源地区土地利用变化对区域气候影响的数值模拟试验结果表明，中国区域气候对三江源地区的草地退化有较明显的响应。三江源地区的草地退化不仅会影响本地区的多年平均气温、降水和环流，而且还会影响到其它地区。但由于陆一气之间的多种正、负反馈作用，土地覆被变化对区域气候的影响在不同地区、不同季节是不一样的，这种影响在下垫面改变区域及其下游地区更加明显。 (7)根据研究区域近20年来的植被指数及气象资料，分析了三江源地区植被指数的时间变化及空间分布特征，探讨了气候因子对植被覆盖状况的影响。研究区域植被覆盖状况的变化表现出明显的空间差异性。植被指数与气候因子之间有较好的相关性，气候变化(气温和降水)是影响植被指数的重要因子。 土地利用变化及其区域响应是以气候变化为核心的全球变化研究中的一个重要课题，数值模拟是研究土地利用变化对区域气候影响的有效手段之一，本文的研究对此进行了尝试和探讨，取得了一些有意义的结论，可为区域生态环境保护和建设提供科学依据。

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明及学位论文授权使用声明

第一章引言

第一节研究背景

第二节国内外研究现状与趋势

第三节研究的主要内容和创新之处

参考文献

第二章三江源地区生态环境现状及动态变化研究

第一节研究区域概况

第二节三江源地区生态环境的基本特点和面临的主要问题

第三节三江源地区气候变化特征

第四节三江源地区径流量变化特征

第五节本章小结

参考文献

第三章区域气候模式简介

第一节引言

第二节RegCM3中的基本方程

第三节主要物理过程的参数化方案

第四节本章小结

参考文献

第四章RegCM3对中国区域气候模拟的性能检验

第一节RegCM3对中国气候模拟的性能检验

第二节RegCM3对中国区域气候模拟的敏感性试验

第三节本章小结

附图

参考文献

第五章三江源地区土地利用变化对区域气候影响的数值模拟

第一节引言

第二节数值模拟试验设计

第三节控制试验模拟结果分析

第四节对比试验结果分析

第五节本章小结

参考文献

第六章三江源区的植被动态变化及其对气候变化的响应

第一节数据来源和预处理

第二节三江源区植被指数的动态变化

第三节植被指数与气候驱动因子之间的关系

第四节本章小结

参考文献

第七章结论与展望

附录

致谢