气候变暖引起的植物物候变化影响了陆地生态系统功能和碳循环。目前研究着重关注温带和热带森林物候变化趋势、驱动因素,关于干旱半干旱地区草地物候变化及其对生态系统总初级生产力(gross primary productivity, GPP)影响仍知之甚少。...气候变暖引起的植物物候变化影响了陆地生态系统功能和碳循环。目前研究着重关注温带和热带森林物候变化趋势、驱动因素,关于干旱半干旱地区草地物候变化及其对生态系统总初级生产力(gross primary productivity, GPP)影响仍知之甚少。因此,开展草地植物物候与生产力之间的关系研究对预测草地生态系统响应未来气候变化和区域碳循环至关重要。基于1982—2015年气象资料和GIMMS NDVI3g数据,分析了中国温带草原植被返青期(start of the growing season, SGS)和枯黄期(end of the growing season, EGS)变化及其对气候的响应,并借助一阶差分法量化物候对GPP动态变化的贡献。结果表明:(1)季前1—2个月的夜间温度增温会显著提前SGS,而当月至季前2个月的白天温度对SGS有着微弱的促进作用;季前3个月的累积降水对SGS提前作用最为强烈,累积太阳辐射在各个时期对SGS影响相对较弱。(2)不同季前时间尺度昼夜温度对草地EGS均表现出相反的作用,短期累积降水对EGS起到显著延迟的区域范围最大,太阳辐射随着季前时间的增加对草地枯黄期的延迟作用逐渐转变为提前作用。(3)EGS对草地GPP年际变化趋势的相对贡献率强于返青期。研究结果有助于深化陆地生态系统与气候变化、碳循环之间相互作用的认识,为草地适应未来气候变化和生态建设提供科学依据。展开更多
认识生态系统内和生态系统间耦合机制,揭示复合生态系统功能规律,对促进我国山水林田湖草沙项目一体化修复和保护实践具有重要的意义。针对目前修复和保护工程中出现的缺乏系统性、连续性等问题,以拥有丰富生态资源的长白山温带森林生...认识生态系统内和生态系统间耦合机制,揭示复合生态系统功能规律,对促进我国山水林田湖草沙项目一体化修复和保护实践具有重要的意义。针对目前修复和保护工程中出现的缺乏系统性、连续性等问题,以拥有丰富生态资源的长白山温带森林生态系统为研究区域,对其关键要素“水土气生”进行耦合建模。通过分析模型的运行机理,探究重要子模块之间的相互作用以及子模块内部生态关键要素的耦合机制,并以长白山温带落叶阔叶林的组成树种和环境因素为对象构建模型参数,通过运行林窗模型1000次,得出长白山温带森林的动态演替过程。结果表明:在森林生态系统的演替过程中,“水土气生”体现为模型中有效积温、干旱天数(低于土壤凋萎点的天数)、土壤可利用氮以及可利用光,这些关键要素之间相互影响,综合决定着每棵树木的更新、生长、死亡过程。模拟结果显示在长白山温带针阔混交林的动态演替过程中0—70 a, 70—170 a, 170—280 a, 280—400 a四个阶段分别有不同的树种组成特征,与真实演替过程比较发现模拟林具有明显的阶段性。白桦、山杨为演替先锋树种,0—70 a期间生物量共占比为55%,70 a后生物量减少最后消失;紫椴、蒙古栎、水曲柳等为过渡树种,这些树种进一步改变了生长环境。红松在170 a前生物量占比仅为3%左右,随演替的发展生物量持续增加,170—280 a期间生物量占比15%,280 a之后红松生物量占总林分的50%。该结果模拟森林动态过程符合演替规律,充分说明多关键要素“水土气生”耦合机制的合理性,对于促进生态系统尺度上多生态要素耦合的相关研究提供了科学理论基础以及方法技术。展开更多
基于2010-2021年黑龙江省9部C波段多普勒雷达观测和常规资料,结合欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-RangeWeather Forecasts,ECMWF)0.25°×0.25°的1 h间隔的ERA5再分析资料,统计分析了黑龙江省温带气旋...基于2010-2021年黑龙江省9部C波段多普勒雷达观测和常规资料,结合欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-RangeWeather Forecasts,ECMWF)0.25°×0.25°的1 h间隔的ERA5再分析资料,统计分析了黑龙江省温带气旋暴雪过程中尺度降水带的类型和活动特征,基于典型个例对比分析了两种主要中尺度降水带的环境场异同。结果表明:(1)中尺度降水带主要分为单带状、多带状、短暂带状和非带状;中尺度降水带主要分布在黑龙江南部和东北部,位于地面气旋的西北和东北象限,距离气旋中心900 km范围内,且主要发生在气旋的锢囚阶段;运动方式主要是横向平移与混合。(2)不同类型中尺度降水带降水强度的差异可以很好地从物理量的垂直廓线上体现出来,单带状低层比湿最大,低层锋生最强,造成的降水最强;而非带状低层锋生弱于单带状,最强比湿在800hPa附近,降水范围大,强度弱于单带状。(3)个例分析表明,单带状和多带状中尺度降水带均位于850hPa强暖平流的北侧和地面气旋的东北象限、处于弱的湿对称稳定或湿对称不稳定环境中,中尺度降水带的走向与锋生区平行。不同之处为单带状的形成伴随着低层低涡和地面气旋的快速发展和移动,变形场导致强锋生,上升运动集中在小范围,而多带状低层低涡和地面气旋少动、强度变化不大,变形场较弱,锋生较为浅薄,但高空辐散和低层暖平流更强,造成的上升运动范围更大,出现多个上升运动中心,对应多个小带。展开更多
利用2006-2021年常规观测和风云卫星云顶黑体亮温(TBB)资料,结合欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)0.25°×0.25°的ERA5再分析资料,对冷季影响华北和东北地区北上类温带气...利用2006-2021年常规观测和风云卫星云顶黑体亮温(TBB)资料,结合欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)0.25°×0.25°的ERA5再分析资料,对冷季影响华北和东北地区北上类温带气旋强降水过程进行了统计分析。结果表明:(1)温带气旋爆发性发展过程中大多数有锢囚锋形成,但发展过程有所不同,Shapiro-Keyser(以下简称SK型)和经典的挪威(以下简称NW型)气旋发展过程各占一半,SK型气旋500hPa上为一深槽,斜压性强,引导气流为东北偏北气流,导致气旋路径偏西,造成的降水更偏北、范围更广;NW型气旋500hPa上为一浅槽,槽后冷平流弱,引导气流为东北偏东气流,导致气旋路径偏东,降水偏南,强度更强。(2)NW型气旋的大气河强于SK型气旋,相应的强降水范围更大、强度更强;随着气旋发展,SK型气旋大气河北侧有明显的后弯特征,导致SK型气旋的暖锋降水中心位于气旋西北象限,而NW型气旋暖锋降水中心位于气旋中心附近。(3)SK型气旋西北侧的暖锋锋生明显强于NW型,气旋锋生强迫产生的强上升运动,有利于强降雪。(4)SK型气旋300 hPa上存在高音符形状的强位涡块,NW型气旋高层块状位涡较弱。SK型气旋上空平流层位涡下传与低层高位涡连通形成位涡塔,其附近有深厚暖式锢囚结构;而NW型气旋高层位涡下伸不明显,没有位涡塔生成,SK型气旋首先在对流层中低层发展,然后发展到地面,而NW型气旋是从对流层低层发展起来。展开更多
大豆是我国一项重要经济作物,由古至今大豆便一直在我国广泛种植,当代其种植区域以华北区占比最大,而黑龙江省产值占比为华北地区最大。中国目前的总产量在世界大豆产量中排名第四,但存在平均亩产值远远低于国际水平。当前,如何提高每...大豆是我国一项重要经济作物,由古至今大豆便一直在我国广泛种植,当代其种植区域以华北区占比最大,而黑龙江省产值占比为华北地区最大。中国目前的总产量在世界大豆产量中排名第四,但存在平均亩产值远远低于国际水平。当前,如何提高每亩大豆的平均产值,实现大豆增产已成为亟待解决的问题。以GIS技术为代表的现代科学技术为大豆种植提供科学指导,对大豆增产有积极影响,有利于大豆增产的发展,从而解决了平均产值低的问题。本文使用MapGIS软件对黑龙江省的第一积温带进行气候区域规划,实现过程中进行了区域背景分析,收集了相关气候气象资料结合MapGIS软件达到划分出大豆种植适应性区域、种植较不适宜区域的最终目的,来提高大豆产值及品质。Soybean is an important economic crop in China. Soybean has been widely planted in China since ancient times. In the contemporary period, soybean planting areas in North China account for the largest proportion, while Heilongjiang Province accounts for the largest proportion of output value in North China. China’s current total output ranks fourth in the world’s soybean output, but there is a situation where the average acre output value is far below the international level. At present, how to increase the average output value of soybeans per acre and realize the increase of soybean production has become a problem to be solved. The modern science and technology represented by GIS technology provides scientific guidance for soybean cultivation, has a positive impact on soybean production increase, and is beneficial to the development of soybean production increase, thereby solving the problem of low average output value. This paper uses MapGIS software to carry out climate regional planning for the first accumulated temperature zone in Heilongjiang Province. During the implementation process, a regional background analysis was carried out. The relevant climatic and meteorological data were combined with MapGIS software to achieve the division of soybean planting adaptable areas and less suitable planting areas. The ultimate goal is to improve soybean output value and quality.展开更多
文摘气候变暖引起的植物物候变化影响了陆地生态系统功能和碳循环。目前研究着重关注温带和热带森林物候变化趋势、驱动因素,关于干旱半干旱地区草地物候变化及其对生态系统总初级生产力(gross primary productivity, GPP)影响仍知之甚少。因此,开展草地植物物候与生产力之间的关系研究对预测草地生态系统响应未来气候变化和区域碳循环至关重要。基于1982—2015年气象资料和GIMMS NDVI3g数据,分析了中国温带草原植被返青期(start of the growing season, SGS)和枯黄期(end of the growing season, EGS)变化及其对气候的响应,并借助一阶差分法量化物候对GPP动态变化的贡献。结果表明:(1)季前1—2个月的夜间温度增温会显著提前SGS,而当月至季前2个月的白天温度对SGS有着微弱的促进作用;季前3个月的累积降水对SGS提前作用最为强烈,累积太阳辐射在各个时期对SGS影响相对较弱。(2)不同季前时间尺度昼夜温度对草地EGS均表现出相反的作用,短期累积降水对EGS起到显著延迟的区域范围最大,太阳辐射随着季前时间的增加对草地枯黄期的延迟作用逐渐转变为提前作用。(3)EGS对草地GPP年际变化趋势的相对贡献率强于返青期。研究结果有助于深化陆地生态系统与气候变化、碳循环之间相互作用的认识,为草地适应未来气候变化和生态建设提供科学依据。
文摘认识生态系统内和生态系统间耦合机制,揭示复合生态系统功能规律,对促进我国山水林田湖草沙项目一体化修复和保护实践具有重要的意义。针对目前修复和保护工程中出现的缺乏系统性、连续性等问题,以拥有丰富生态资源的长白山温带森林生态系统为研究区域,对其关键要素“水土气生”进行耦合建模。通过分析模型的运行机理,探究重要子模块之间的相互作用以及子模块内部生态关键要素的耦合机制,并以长白山温带落叶阔叶林的组成树种和环境因素为对象构建模型参数,通过运行林窗模型1000次,得出长白山温带森林的动态演替过程。结果表明:在森林生态系统的演替过程中,“水土气生”体现为模型中有效积温、干旱天数(低于土壤凋萎点的天数)、土壤可利用氮以及可利用光,这些关键要素之间相互影响,综合决定着每棵树木的更新、生长、死亡过程。模拟结果显示在长白山温带针阔混交林的动态演替过程中0—70 a, 70—170 a, 170—280 a, 280—400 a四个阶段分别有不同的树种组成特征,与真实演替过程比较发现模拟林具有明显的阶段性。白桦、山杨为演替先锋树种,0—70 a期间生物量共占比为55%,70 a后生物量减少最后消失;紫椴、蒙古栎、水曲柳等为过渡树种,这些树种进一步改变了生长环境。红松在170 a前生物量占比仅为3%左右,随演替的发展生物量持续增加,170—280 a期间生物量占比15%,280 a之后红松生物量占总林分的50%。该结果模拟森林动态过程符合演替规律,充分说明多关键要素“水土气生”耦合机制的合理性,对于促进生态系统尺度上多生态要素耦合的相关研究提供了科学理论基础以及方法技术。
文摘基于2010-2021年黑龙江省9部C波段多普勒雷达观测和常规资料,结合欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-RangeWeather Forecasts,ECMWF)0.25°×0.25°的1 h间隔的ERA5再分析资料,统计分析了黑龙江省温带气旋暴雪过程中尺度降水带的类型和活动特征,基于典型个例对比分析了两种主要中尺度降水带的环境场异同。结果表明:(1)中尺度降水带主要分为单带状、多带状、短暂带状和非带状;中尺度降水带主要分布在黑龙江南部和东北部,位于地面气旋的西北和东北象限,距离气旋中心900 km范围内,且主要发生在气旋的锢囚阶段;运动方式主要是横向平移与混合。(2)不同类型中尺度降水带降水强度的差异可以很好地从物理量的垂直廓线上体现出来,单带状低层比湿最大,低层锋生最强,造成的降水最强;而非带状低层锋生弱于单带状,最强比湿在800hPa附近,降水范围大,强度弱于单带状。(3)个例分析表明,单带状和多带状中尺度降水带均位于850hPa强暖平流的北侧和地面气旋的东北象限、处于弱的湿对称稳定或湿对称不稳定环境中,中尺度降水带的走向与锋生区平行。不同之处为单带状的形成伴随着低层低涡和地面气旋的快速发展和移动,变形场导致强锋生,上升运动集中在小范围,而多带状低层低涡和地面气旋少动、强度变化不大,变形场较弱,锋生较为浅薄,但高空辐散和低层暖平流更强,造成的上升运动范围更大,出现多个上升运动中心,对应多个小带。
文摘利用2006-2021年常规观测和风云卫星云顶黑体亮温(TBB)资料,结合欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)0.25°×0.25°的ERA5再分析资料,对冷季影响华北和东北地区北上类温带气旋强降水过程进行了统计分析。结果表明:(1)温带气旋爆发性发展过程中大多数有锢囚锋形成,但发展过程有所不同,Shapiro-Keyser(以下简称SK型)和经典的挪威(以下简称NW型)气旋发展过程各占一半,SK型气旋500hPa上为一深槽,斜压性强,引导气流为东北偏北气流,导致气旋路径偏西,造成的降水更偏北、范围更广;NW型气旋500hPa上为一浅槽,槽后冷平流弱,引导气流为东北偏东气流,导致气旋路径偏东,降水偏南,强度更强。(2)NW型气旋的大气河强于SK型气旋,相应的强降水范围更大、强度更强;随着气旋发展,SK型气旋大气河北侧有明显的后弯特征,导致SK型气旋的暖锋降水中心位于气旋西北象限,而NW型气旋暖锋降水中心位于气旋中心附近。(3)SK型气旋西北侧的暖锋锋生明显强于NW型,气旋锋生强迫产生的强上升运动,有利于强降雪。(4)SK型气旋300 hPa上存在高音符形状的强位涡块,NW型气旋高层块状位涡较弱。SK型气旋上空平流层位涡下传与低层高位涡连通形成位涡塔,其附近有深厚暖式锢囚结构;而NW型气旋高层位涡下伸不明显,没有位涡塔生成,SK型气旋首先在对流层中低层发展,然后发展到地面,而NW型气旋是从对流层低层发展起来。
文摘准确估算生态系统碳、水通量及水分利用效率对于流域碳水循环研究具有重要意义。文章采用PEST模型参数优化后的Biome-BGC模型,模拟了2003—2019年及未来气候变化情景下总初级生产力(gross primary productivity,GPP)和蒸散发(evapotranspiration,ET),研究了GPP、ET和水分利用效率(water use efficiency,WUE)在不同时间尺度上的变化规律,并探讨了降水和温度的影响。结果表明:GPP、ET和WUE在年尺度上呈现不显著增加趋势;温度和降水联合增加情景对GPP、ET/WUE的影响大于温度或降水单独增加情景。该结果可为流域碳水循环研究提供重要参考。
文摘大豆是我国一项重要经济作物,由古至今大豆便一直在我国广泛种植,当代其种植区域以华北区占比最大,而黑龙江省产值占比为华北地区最大。中国目前的总产量在世界大豆产量中排名第四,但存在平均亩产值远远低于国际水平。当前,如何提高每亩大豆的平均产值,实现大豆增产已成为亟待解决的问题。以GIS技术为代表的现代科学技术为大豆种植提供科学指导,对大豆增产有积极影响,有利于大豆增产的发展,从而解决了平均产值低的问题。本文使用MapGIS软件对黑龙江省的第一积温带进行气候区域规划,实现过程中进行了区域背景分析,收集了相关气候气象资料结合MapGIS软件达到划分出大豆种植适应性区域、种植较不适宜区域的最终目的,来提高大豆产值及品质。Soybean is an important economic crop in China. Soybean has been widely planted in China since ancient times. In the contemporary period, soybean planting areas in North China account for the largest proportion, while Heilongjiang Province accounts for the largest proportion of output value in North China. China’s current total output ranks fourth in the world’s soybean output, but there is a situation where the average acre output value is far below the international level. At present, how to increase the average output value of soybeans per acre and realize the increase of soybean production has become a problem to be solved. The modern science and technology represented by GIS technology provides scientific guidance for soybean cultivation, has a positive impact on soybean production increase, and is beneficial to the development of soybean production increase, thereby solving the problem of low average output value. This paper uses MapGIS software to carry out climate regional planning for the first accumulated temperature zone in Heilongjiang Province. During the implementation process, a regional background analysis was carried out. The relevant climatic and meteorological data were combined with MapGIS software to achieve the division of soybean planting adaptable areas and less suitable planting areas. The ultimate goal is to improve soybean output value and quality.
