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基于Biome-BGC模型及树木年轮的太白红杉林生态系统对气候变化的响应研究 被引量:13
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作者 李书恒 侯丽 +3 位作者 史阿荣 陈兰 朱显亮 白红英 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第20期7435-7446,共12页
利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m^... 利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m^(-2)a^(-1),南坡为320.71g C m^(-2)a^(-1),南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m^(-2)a^(-1))要小于南坡(1.29g C m^(-2)a^(-1)),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大。且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化。多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关。太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子。气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响。树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果。 展开更多
关键词 biome-bgc模型 NPP 树木年轮 气候变化 太白红杉
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基于Biome-BGC模型的小兴安岭森林碳通量时空分析 被引量:1
2
作者 梅晓丹 李丹 +3 位作者 王强 田静 田泽宇 刘丹丹 《测绘与空间地理信息》 2021年第11期7-10,共4页
全球气候变化是当前人类生存和发展所面临的严峻挑战,森林生态系统在减缓温室效应和维持全球碳平衡中发挥着重要作用。本文以黑龙江省小兴安岭地区森林为研究对象,将通量观测和生态过程模型相结合,采用Biome-BGC模型估算森林碳通量,使用... 全球气候变化是当前人类生存和发展所面临的严峻挑战,森林生态系统在减缓温室效应和维持全球碳平衡中发挥着重要作用。本文以黑龙江省小兴安岭地区森林为研究对象,将通量观测和生态过程模型相结合,采用Biome-BGC模型估算森林碳通量,使用M-K方法和EOF方法进行了时空分析,并发现了2000—2015年小兴安岭森林碳通量的时空特征规律。研究结果表明:在时间上,具有明显的年际变化特征,且呈波动下降的总趋势;在空间上,具有同向分布模式和反向分布模式的空间分布特征。本研究成果将为我国制定应对全球变化的战略决策,以及生态文明建设和环境保护提供科学参考依据。 展开更多
关键词 biome-bgc模型 碳通量 M-K方法 EOF方法 时空分析
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基于Biome-BGC模型的北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应研究 被引量:20
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作者 康满春 朱丽平 +2 位作者 许行 查同刚 张志强 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2378-2390,共13页
研究中国北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应,对于制定合理的经营管理措施以应对区域的气候变化具有重要意义。基于对杨树人工林碳水通量的连续监测数据和对Biome-BGC模型参数的校准,模拟分析杨树人工林碳水通量及水分利用效率(WUE... 研究中国北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应,对于制定合理的经营管理措施以应对区域的气候变化具有重要意义。基于对杨树人工林碳水通量的连续监测数据和对Biome-BGC模型参数的校准,模拟分析杨树人工林碳水通量及水分利用效率(WUE)对气候变化(气温上升、降水变化和大气CO_2浓度上升)的响应规律。结果表明,Biome-BGC模型校准后显著提升了其对杨树人工林碳水通量的模拟精度,对GPP、ET模拟结果的Nash-Sutcliffe效率系数(NS)分别为0.69和0.63,各自提高了64.3%和80%,均方根误差(RMSE)则分别降低至1.94 g C m^(-2) d^(-1)和0.88 mm/d,分别下降了26.5%和25.4%。在未来气候变化情景中,单独的气温上升、降水增加和大气CO_2浓度上升分别造成GPP的降低、升高和升高,其中GPP对大气CO_2浓度上升的响应程度(28%—44%)远高于对气温上升(1%—5%)和降水变化(3%—10%)的,ET则主要受降水的影响,响应程度在5%—14%之间。GPP和ET对气候变化的响应则受不同水平的气温上升、降水变化和大气CO_2浓度上升三者综合作用的影响。基于GPP和ET对气候变化的响应,WUE随气温上升、降水增加表现为降低趋势,随降水减少和大气CO_2浓度升高则呈升高趋势;其对未来气候中大气CO_2浓度升高的响应程度为27.7%—43.6%,远高于对气温上升(1.2%—5.8%)和降水变化(1.2%—3.5%)的,说明未来气候变化中大气CO_2浓度上升是促进杨树生长的主要因素;其中相对于当前WUE(2.8 g C/kg H_2O),C2T2P1和C0T3P0情景下WUE的升高和降低幅度最大,分别为45.4%和5.8%。 展开更多
关键词 杨树人工林 biome-bgc模型 气候变化 碳水通量 水分利用效率
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长白山阔叶红松林净初级生产力对气候变化的响应:基于BIOME-BGC模型的分析 被引量:22
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作者 吴玉莲 王襄平 +1 位作者 李巧燕 孙阎 《北京大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期577-586,共10页
为了分析气候变化和大气CO2浓度增加对长白山阔叶红松林净初级生产力(NPP)的影响,运用本地参数化后的BIOME-BGC模型进行模拟,并以实测NPP和增强型植被指数(EVI)进行验证。模拟结果表明,长白山阔叶红松林NPP均值为611.71 gC/(m2... 为了分析气候变化和大气CO2浓度增加对长白山阔叶红松林净初级生产力(NPP)的影响,运用本地参数化后的BIOME-BGC模型进行模拟,并以实测NPP和增强型植被指数(EVI)进行验证。模拟结果表明,长白山阔叶红松林NPP均值为611.71 gC/(m2·a),1960—2011年年际间的波动范围是473.28~703.44 gC/(m2·a)。模拟结果与基于样地实测的NPP(均值为594.66 gC/(m2·a))相似;同时,BIOME-BGC模型模拟的NPP年际间变化趋势与EVI的波动趋势相似,二者间存在显著的相关关系,表明模型能较好地模拟生产力的时间动态。模拟表明,红松的NPP与降水关系更为密切,而阔叶树NPP与温度、降水都呈显著的正相关。模型预测,在未来CO2浓度加倍和温度、降水同时增加的场景下,长白山阔叶红松林NPP将显著增加,其中阔叶树和红松的NPP将分别增加27.87%和23.96%。单独增加温度(2℃)或单独增加降水(12%)都能促进阔叶树和红松NPP的增加,其中降水的作用弱于温度的作用,而单独CO2浓度的倍增对阔叶树和红松的NPP没有明显的影响。 展开更多
关键词 biome-bgc模型 净初级生产力(NPP) 阔叶红松林 增强型植被指数(EVI) 气候因子
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基于Biome-BGC模型的西双版纳橡胶林碳收支模拟 被引量:6
5
作者 孙燕瓷 马友鑫 +4 位作者 曹坤芳 沈金祥 张一平 梅岑岑 刘文俊 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第17期5732-5741,共10页
以西双版纳橡胶适宜种植区(海拔550—600m)的橡胶林(Hevea brasiliensis)为研究对象,应用参数同化后的Biome-BGC模型模拟了1959—2012年橡胶林的碳循环。结果表明,(1)与涡度相关监测结果相比,橡胶林年总初级生产力(Gross Primary Produc... 以西双版纳橡胶适宜种植区(海拔550—600m)的橡胶林(Hevea brasiliensis)为研究对象,应用参数同化后的Biome-BGC模型模拟了1959—2012年橡胶林的碳循环。结果表明,(1)与涡度相关监测结果相比,橡胶林年总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)、年总呼吸(Total Respiration,Rt)的模拟精度分别为98.37%和90%。由于对年GPP的过低估计和对年Rt的过高估计,年净生态系统交换量(Net Ecosystem Exchange,NEE)的模拟值比实测值低157.35 g C m^(-2)a^(-1)。但若考虑干胶碳(139g C m^(-2)a^(-1)),模拟值与实测值十分接近;(2)橡胶林在模拟进行的前8年里因异养呼吸较高,以碳排放为主,NEE平均约357 g C m^(-2)a^(-1);之后转为以碳固定为主,NEE平均约^(-1)46 g C m^(-2)a^(-1);(3)橡胶林在40年的更新周期中可固定碳1835 g C m^(-2),是一个弱的碳汇。但与热带雨林相同周期固碳6720 g C m^(-2)相比,仍为碳源。以上结果为深入了解橡胶种植对区域碳循环的影响提供了科学依据,建议当地政府一方面要有计划的对老胶林进行更新,以维持当前橡胶林生态系统中的碳平衡;另一方面要注重对热带雨林的保护,从而实现区域经济和生态环境保护的协调发展。 展开更多
关键词 橡胶林 净生态系统交换量 biome-bgc模型 西双版纳
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基于BIOME-BGC模型的秦岭北坡太白红杉林碳源/汇动态和趋势研究 被引量:9
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作者 张越 刘康 +2 位作者 张红娟 张丹丹 陈慕亚 《热带亚热带植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期235-249,共15页
为了解秦岭北坡太白红杉(Larix chinensis)的碳源/汇动态,运用BIOME-BGC模型模拟了1959-2016年太白红杉生产力、碳储量和碳利用效率(CUE),并利用气候情景设定方法预测碳源/汇功能的未来趋势。结果表明,58年间太白红杉的平均净初级生产力... 为了解秦岭北坡太白红杉(Larix chinensis)的碳源/汇动态,运用BIOME-BGC模型模拟了1959-2016年太白红杉生产力、碳储量和碳利用效率(CUE),并利用气候情景设定方法预测碳源/汇功能的未来趋势。结果表明,58年间太白红杉的平均净初级生产力(NPP)、初级生产力(GPP)和净生态系统生产力(NEP)分别为328.59、501.56和31.42gCm^-2a^-1,平均碳储量为35.38kgCm^-2a^-1,平均CUE为0.65;除1960-1961、1969-1970、1997-1999年为“碳源”年外,绝大多数年份为“碳汇”年,年内呈现“碳源-碳汇-碳源”的变化特征,碳储量总体增加,潜在固碳能力较为稳定。GPP、NPP、碳储量的正向作用排序为气温上升>CO2浓度增加,NEP的正向作用排序反之,降水增加对生产力和碳储量增加起反作用,气温升高对CUE起反作用;气温和CO2浓度是北坡太白红杉生长的限制因子,气温的限制性强于CO2浓度,未来气温或CO2浓度升高有利于碳汇功能发挥,降水增加减弱碳汇效果。RCP4.5、RCP8.5情景下太白红杉生产力和碳储量在21世纪呈上升趋势,RCP8.5上升幅度略大于RCP4.5,潜在固碳能力仍较强;1-3月和10-12月为“碳源”月,5-9月为“碳汇”月。这揭示了气候变化背景下气温、降水和CO2浓度对太白红杉碳源/汇的影响方式,气温和CO2浓度上升是碳汇的促进因素,降水增加为阻碍因素。 展开更多
关键词 biome-bgc模型 太白红杉 植被生产力 碳循环 气候
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利用Biome-BGC模型模拟黄土区沙棘人工林碳通量时的生理生态参数敏感性 被引量:3
7
作者 贾畅 王丽娜 唐亚坤 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期49-60,共12页
【目的】分析生态过程模型模拟结果对植被生理生态参数的敏感性,通过优化此类参数提高模型模拟的准确性。【方法】基于黄土丘陵区沙棘人工林2016—2018年的碳通量观测数据,对Biome-BGC模型进行参数优化及模型结果验证。采用扩展傅里叶... 【目的】分析生态过程模型模拟结果对植被生理生态参数的敏感性,通过优化此类参数提高模型模拟的准确性。【方法】基于黄土丘陵区沙棘人工林2016—2018年的碳通量观测数据,对Biome-BGC模型进行参数优化及模型结果验证。采用扩展傅里叶幅度敏感性检验方法,分析该模型中27个生理生态参数的一阶和总敏感性,探讨不同参数单独或相互作用对模型模拟结果精度的影响,并筛选出高(>0.2)、中(0.1~0.2)等级的总敏感性参数。同时,使用通径分析计算上述敏感性参数对模型模拟碳通量的正、负影响。【结果】参数优化后的Biome-BGC模型能很好地模拟黄土区沙棘人工林碳通量季节动态。敏感性分析表明,新生长的细根碳含量与新生长的叶碳含量比和阴生叶与阳生叶比叶面积比例对该人工林总生态系统生产力(GEP)、生态系统呼吸(RE)和净生态系统生产力(NEP)均具有高的总敏感性,且新生长的细根碳含量与新生长的叶碳含量比对碳通量的一阶敏感性也较高。通径分析表明,新生长的细根碳含量与新生长的叶碳含量比对该人工林GEP、RE和NEP均具有显著的负影响(P<0.001),其主要通过影响叶片和细根碳氮的总量和分配比例来影响光合和呼吸作用。而阴生叶与阳生叶比叶面积比则主要通过影响叶片接收的光照面积和光照强度来影响植物光合和呼吸作用,因而其对沙棘人工林GEP、RE和NEP均有显著的正影响(P<0.001)。【结论】在利用Biome-BGC模型模拟黄土丘陵区沙棘人工林的碳通量时,新生长的细根碳含量与新生长的叶碳含量比和阴生叶与阳生叶比叶面积比是高敏感性参数,优化上述参数能提高Biome-BGC模型模拟的准确性。 展开更多
关键词 biome-bgc模型 碳通量 沙棘人工林 敏感性分析
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基于Biome-BGC模型的刺槐人工林生产力和内在水分利用效率研究
8
作者 张蓝霄 李雅婧 +4 位作者 胡晓创 孙守家 张劲松 蔡金峰 孟平 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2023年第3期1-10,共10页
[目的]探究刺槐人工林生产力和内在水分利用效率(iWUE)的影响因子及其对气候变化的响应。[方法]使用过程模型Biome-BGC对我国半湿润区内比较干旱的陕西省白水县和比较湿润的河南省民权县的刺槐人工林模拟净初级生产力(NPPs),并用实测净... [目的]探究刺槐人工林生产力和内在水分利用效率(iWUE)的影响因子及其对气候变化的响应。[方法]使用过程模型Biome-BGC对我国半湿润区内比较干旱的陕西省白水县和比较湿润的河南省民权县的刺槐人工林模拟净初级生产力(NPPs),并用实测净初级生产力(NPPm)数据进行验证,根据模拟结果计算生态系统内在水分利用效率(iWUEs)。分析两地刺槐人工林的生态系统与树轮iWUE变化趋势的差异。[结果]两地刺槐年际生物量均随年龄增大而首先迅速增加,具有明显的幼龄效应,随后逐步稳定并在一定范围内波动;在不包含幼龄林数据时,两地刺槐人工林NPPs与NPPm呈极显著正相关(P<0.01),树轮年际内在水分利用效率(iWUEm)则均呈波动上升趋势。白水县刺槐林的iWUEs与iWUEm呈极显著负相关(P<0.01),但民权县刺槐林的iWUEs与iWUEm呈显著正相关(P<0.05)。[结论]温度是影响iWUEm的关键因子,年降水量和大气CO_(2)浓度是影响生物量的关键因子。Biome-BGC模型能较好地模拟幼龄林以后的刺槐人工林的NPP,在半湿润区内湿润程度不同地点之间,刺槐人工林的生长关系一致,但碳水关系比较复杂。 展开更多
关键词 刺槐 biome-bgc模型 水分利用效率 净初级生产力 气象因子
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基于BIOME-BGC模型的三峡库区不同草地群落碳源/汇的动态变化研究 被引量:6
9
作者 周伟 何顺兵 +2 位作者 杨晗 何绪刚 牟凤云 《山地学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期13-22,共10页
三峡库区草地群落净生态系统生产力(NEP)的核算对于碳源/汇功能评价和生态屏障功能诊断具有重要理论意义。本文选取三峡库区的三种典型草地群落(雀梅藤群落、芒草群落、扭黄茅群落)为研究对象。基于气象数据和基础数据(高程、植被类型... 三峡库区草地群落净生态系统生产力(NEP)的核算对于碳源/汇功能评价和生态屏障功能诊断具有重要理论意义。本文选取三峡库区的三种典型草地群落(雀梅藤群落、芒草群落、扭黄茅群落)为研究对象。基于气象数据和基础数据(高程、植被类型、土壤质地等),利用BIOME-BGC模型模拟并分析了1999—2013年库区草地群落植被NPP、NEP的变化特征及其与水热因子的相关性,分析了碳储量的变化特征及储存分布差异。结果表明:三种草地群落的植被NPP、NEP的年内变化规律均呈现倒U型,其中7—8月数值最大,呈现出明显碳源—碳汇—碳源的变化特征;三种草地群落多年NEP的平均值分别为6.63、4.85、4.17 g C·m^(-2)·a^(-1),碳汇功能明显。不同草地群落NPP、NEP对水热因子响应差异明显,其中雀梅藤群落NPP与温度呈显著正相关,与降水量呈负相关;芒草群落、扭黄茅群落NPP与温度均呈负相关,与降水量呈正相关;三个草地群落的NEP与温度均呈正相关,与降水量均呈负相关。三种草地群落碳储量丰富,多年累计值分别为33 979、50 750、29 236 kg C·m^(-2),且85%~90%储存在土壤中,植被碳储量最少约为3%~4%。 展开更多
关键词 碳汇 草地群落 biome-bgc模型 碳循环 三峡库区
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基于BIOME-BGC模型的青藏高原五道梁草地生态系统碳动态模拟 被引量:3
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作者 韩海燕 王玉涛 +3 位作者 孙皓 殷欢欢 朱同斌 周敏 《中国农学通报》 2019年第7期83-89,共7页
青藏高原是气候变化的敏感区,草地是该地区分布最广的植被,研究草地生态系统碳动态及其变化趋势对研究碳对气候变化的影响具有重要意义。本研究使用参数本地化的BIOME-BGC模型,对1961—2015年青藏高原五道梁草地生态系统植物碳、凋落物... 青藏高原是气候变化的敏感区,草地是该地区分布最广的植被,研究草地生态系统碳动态及其变化趋势对研究碳对气候变化的影响具有重要意义。本研究使用参数本地化的BIOME-BGC模型,对1961—2015年青藏高原五道梁草地生态系统植物碳、凋落物碳、土壤碳以及总碳进行模拟,结果研究发现:(1)五道梁土壤有机碳是总碳的主要部分,占总碳固持量的95%,凋落物碳和植物碳分别为4%和1%。(2)1961—2015总碳呈微弱下降趋势,变化率为-0.018%/a;植物碳呈显著上升趋势,增长率为0.187%/a;凋落物碳呈下降趋势,但对气候变化有明显滞后性;由于变暖土壤呼吸速率增加,土壤有机碳呈下降趋势(-0.019%/a),因抵抗外界干扰能力强变幅较小。结果表明,变暖导致植被碳增加,但土壤呼吸增强导致土壤有机碳减少抵消其影响,变暖导致总碳呈减少趋势。 展开更多
关键词 碳动态模拟 biome-bgc模型 气候变化 五道梁草地生态系统
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Modeling Carbon and Water Budgets in the Lushi Basin with Biome-BGC 被引量:1
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作者 Dong Wenjuan, Qi Ye, Li Huimin, Zhou Dajie, Shi Duanhua& Sun LiyingSchool of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China 《Chinese Journal of Population,Resources and Environment》 北大核心 2005年第2期27-34,共8页
In this article, annual evapotranspiration(ET) and net primary productivity (NPP) of fourtypes of vegetation were estimated for the Lushi basin,a subbasin of the Yellow River in China. These fourvegetation types inclu... In this article, annual evapotranspiration(ET) and net primary productivity (NPP) of fourtypes of vegetation were estimated for the Lushi basin,a subbasin of the Yellow River in China. These fourvegetation types include: deciduous broadleaf forest,evergreen needle leaf forest, dwarf shrub and grass.Biome-BGC--a biogeochemical process model wasused to calculate annual ET and NPP for eachvegetation type in the study area from 1954 to 2000.Daily microclimate data of 47 years monitored byLushi meteorological station was extrapolated tocover the basin using MT-CLIM, a mountainmicroclimate simulator. The output files of MT-CLIM were used to feed Biome-BGC. We usedaverage ecophysiological values of each type ofvegetation supplied by Numerical TerradynamicSimulation Group (NTSG) in the University ofMontana as input ecophysiological constants file.The estimates of daily NPP in early July and annualET on these four biome groups were comparedrespectively with field measurements and other studies.Daily gross primary production (GPP) of evergreenneedle leaf forest measurements were very close tothe output of Biome-BGC, but measurements ofbroadleaf forest and dwarf shrub were much smallerthan the simulation result. Simulated annual ET andNPP had a significant correlation with precipitation,indicating precipitation is the major environmentalfactor affecting ET and NPP in the study area.Precipitation also is the key climatic factor for theinterannual ET and NPP variations. 展开更多
关键词 Carbon and water budgets biome-bgc the Lushi basin EVAPOTRANSPIRATION netprimary productivity (NPP) gross primaryproduction (GPP)
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不同气象条件下Biome-BGC模型碳通量模拟精度评价 被引量:3
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作者 斯瑶 张振振 《三峡生态环境监测》 2019年第3期59-67,共9页
建立在植物生理生态机理上的过程模型Biome-BGC,能够较好地模拟陆地生态系统的行为和特征并被广泛采用。现有基于Biome-BGC的研究多侧重于模型季节和年尺度模拟精度的评价和应用,对不同气象条件下模型模拟精度的评价则较少。本研究利用... 建立在植物生理生态机理上的过程模型Biome-BGC,能够较好地模拟陆地生态系统的行为和特征并被广泛采用。现有基于Biome-BGC的研究多侧重于模型季节和年尺度模拟精度的评价和应用,对不同气象条件下模型模拟精度的评价则较少。本研究利用全球长期通量观测网络Fluxnet验证了4个代表性针叶林站点——Lavarone(意大利)、Renon(意大利)、Loobos(荷兰)、Fyodorovskoye(俄罗斯),模拟了2011—2013年日总初级生产力(gross primary productivity,GPP),并着重分析该模型在上述研究区域不同气象条件下日GPP的模拟精度。结果表明:模拟值在整体趋势上较通量验证值偏小(4%~25%);有降水的条件下,Biome-BGC模型较无降水的条件下具有更好的模拟效果(相关系数rno rain为0.843~0.936和rrain为0.887~0.952,P<0.01),并且典型雨天的模拟精度高于典型晴天(rsun为0.830~0.915和rrain为0.887~0.952,P<0.01)。本文结果加深了Biome-BGC模型在不同气象条件对GPP模拟的不确定性理解,明确了不同气象条件下模拟碳通量的适用性,为进一步提高模型模拟精度提供了参考。 展开更多
关键词 biome-bgc模型 总初级生产力 晴空指数
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辽西地区樟子松人工林生产力和水分利用效率对气候变化的响应及预测
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作者 管崇帆 高翔 +6 位作者 李志鹏 胡晓创 胡美均 张劲松 孟平 蔡金峰 孙守家 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期28-39,共12页
[目的]预测未来气候背景下辽宁西部黑水林场樟子松人工林总初级生产力(GPP)和生态系统内禀水分利用效率(iWUE)的变化趋势及差异,为樟子松人工林的可持续管理与科学经营提供科学参考。[方法]对BIOME-BGC模型中影响GPP和蒸散(ET)的参数进... [目的]预测未来气候背景下辽宁西部黑水林场樟子松人工林总初级生产力(GPP)和生态系统内禀水分利用效率(iWUE)的变化趋势及差异,为樟子松人工林的可持续管理与科学经营提供科学参考。[方法]对BIOME-BGC模型中影响GPP和蒸散(ET)的参数进行敏感性分析,利用参数估计(PEST)结合涡度数据对模型进行参数调整,获得模拟生态系统总初级生产力(GPP_(m))和模拟生态系统内禀水分利用效率(iWUEh_(m)),以稳定同位素和遥感数据进行比对,预测本世纪末黑水林场樟子松GPP_(m)和iWUE_(m)对气候变化和CO_(2)浓度增加的响应。[结果]细根与叶片碳分配比是同时影响BIOME-BGC模型中GPP和ET的高敏感性参数,叶片和细根年周转率是中敏感性参数。对敏感性参数进行校正后,模型输出的GPP模拟值更趋近于实测值。iWUE_(m)与遥感生态系统内禀水分利用效率(iWUE_(y))、单株内禀水分利用效率(iWUE_(d))均呈显著相关(P<0.05)。在增温情景下,樟子松GPP_(m)升高,但在降水和CO_(2)增加情景下GPP_(m)变化不显著,不同情景下的iWUE_(m)与GPP_(m)变化相似但变幅更大。在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,樟子松GPP_(m)与基线相比呈上升趋势且差异显著,但在RCP2.6和RCP4.5情景下iWUE_(m)与基线差异不显著,仅在RCP8.5情景下极显著升高(P<0.01)。[结论]参数校正后的BIOME-BGC模型能够准确模拟黑水林场樟子松GPP_(m)和iWUE_(m),未来GPP_(m)与iWUE_(m)变化趋势的差异暗示iWUE的气候变化响应机制比GPP更复杂,其不仅受气候变化影响,还可能与当地立地条件有关。 展开更多
关键词 biome-bgc模型 总初级生产力 内禀水分利用效率 气候响应 情景模式
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甘南高寒草甸碳收支时空格局及动态模拟
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作者 张盈盈 刘旻霞 +3 位作者 潘竟虎 陈雪娇 陈友艳 张鑫 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第13期5542-5553,共12页
草甸生态系统具有强大的碳汇功能,在全球碳循环过程中发挥着重要作用。区域尺度草甸生态系统碳通量的精准模拟,可以为揭示草地碳循环对全球变化的反馈机制提供理论依据。生态过程模型则是分析和预测区域碳平衡的重要途径。以甘南州高寒... 草甸生态系统具有强大的碳汇功能,在全球碳循环过程中发挥着重要作用。区域尺度草甸生态系统碳通量的精准模拟,可以为揭示草地碳循环对全球变化的反馈机制提供理论依据。生态过程模型则是分析和预测区域碳平衡的重要途径。以甘南州高寒草甸生态系统为研究对象,利用参数优化后的Biome-BGC模型,模拟1979—2018年高寒草甸总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)和净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP),以表征该区域碳收支的时空分布特征。以上述40年实测气象数据为基准,并结合第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project phase 6,CMIP6)中的3种共享社会经济路径(Shared Socio-economic Pathways,SSPs)情景,对甘南州2019—2100年高寒草甸碳收支进行情景模拟。结果表明:(1)参数优化后的Biome-BGC模型能较好的模拟甘南州高寒草甸GPP和NEP,且GPP模拟对比NEP的模拟效果更好;(2)甘南州高寒草甸在整个研究阶段表现为碳汇,过去40年GPP、NEP波动范围为600—1100 g C m^(-2) a^(-1)、150—300 g C m^(-2) a^(-1),GPP显著上升,NEP呈波动性上升趋势。未来暖湿化情景下,高寒草甸碳收支年际波动较大,NEP呈先上升再下降趋势,2060年前后出现极小值,年均增幅约为2.02 g C m^(-2) a^(-1),气温、降水和大气CO_(2)浓度升高共同影响该地碳收支格局;(3)季节尺度上表现为冬春季节为碳源、夏秋季节为碳汇,植被生长季固碳作用增强。年内GPP、NEP呈倒“U”型变化趋势,峰值均出现在7、8月,低温以及持续增温对碳汇具有抑制作用,生长季降水量与植被生产力呈正相关;(4)碳汇/碳源的空间分布随时间而变化,具有明显的地域差异性,总体上碳汇增长率由西南向东北递减。 展开更多
关键词 高寒草甸 碳收支 时空格局 biome-bgc模型 参数优化
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Implication of community-level ecophysiological parameterization to modelling ecosystem productivity:a case study across nine contrasting forest sites in eastern China 被引量:1
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作者 Minzhe Fang Changjin Cheng +2 位作者 Nianpeng He Guoxin Si Osbert Jianxin Sun 《Journal of Forestry Research》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期1-11,共11页
Parameterization is a critical step in modelling ecosystem dynamics.However,assigning parameter values can be a technical challenge for structurally complex natural plant communities;uncertainties in model simulations... Parameterization is a critical step in modelling ecosystem dynamics.However,assigning parameter values can be a technical challenge for structurally complex natural plant communities;uncertainties in model simulations often arise from inappropriate model parameterization.Here we compared five methods for defining community-level specific leaf area(SLA)and leaf C:N across nine contrasting forest sites along the North-South Transect of Eastern China,including biomass-weighted average for the entire plant community(AP_BW)and four simplified selective sampling(biomass-weighted average over five dominant tree species[5DT_BW],basal area weighted average over five dominant tree species[5DT_AW],biomass-weighted average over all tree species[AT_BW]and basal area weighted average over all tree species[AT_AW]).We found that the default values for SLA and leaf C:N embedded in the Biome-BGC v4.2 were higher than the five computational methods produced across the nine sites,with deviations ranging from 28.0 to 73.3%.In addition,there were only slight deviations(<10%)between the whole plant community sampling(AP_BW)predicted NPP and the four simplified selective sampling methods,and no significant difference between the predictions of AT_BW and AP_BW except the Shennongjia site.The findings in this study highlights the critical importance of computational strategies for community-level parameterization in ecosystem process modelling,and will support the choice of parameterization methods. 展开更多
关键词 biome-bgc Community traits Forest Ecosystems Model parameterization
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A study on the simulation of carbon and water fluxes of Dangxiong alpine meadow and its response to climate change 被引量:1
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作者 Lingyun He Lei Zhong +3 位作者 Yaoming Ma Yuting Qi Jie Liu Peizhen Li 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 CSCD 2024年第5期22-27,共6页
The alpine meadow ecosystem accounts for 27%of the total area of the Tibetan Plateau and is also one of the most important vegetation types.The Dangxiong alpine meadow ecosystem,located in the south-central part of th... The alpine meadow ecosystem accounts for 27%of the total area of the Tibetan Plateau and is also one of the most important vegetation types.The Dangxiong alpine meadow ecosystem,located in the south-central part of the Tibetan Plateau,is a typical example.To understand the carbon and water fluxes,water use efficiency(WUE),and their responses to future climate change for the alpine meadow ecosystem in the Dangxiong area,two parameter estimation methods,the Model-independent Parameter Estimation(PEST)and the Dynamic Dimensions Search(DDS),were used to optimize the Biome-BGC model.Then,the gross primary productivity(GPP)and evapotranspiration(ET)were simulated.The results show that the DDS parameter calibration method has a better performance.The annual GPP and ET show an increasing trend,while the WUE shows a decreasing trend.Meanwhile,ET and GPP reach their peaks in July and August,respectively,and WUE shows a“dual-peak”pattern,reaching peaks in May and November.Furthermore,according to the simulation results for the next nearly 100 years,the ensemble average GPP and ET exhibit a significant increasing trend,and the growth rate under the SSP5–8.5 scenario is greater than that under the SSP2–4.5 scenario.WUE shows an increasing trend under the SSP2–4.5 scenario and a significant increasing trend under the SSP5–8.5 scenario.This study has important scientific significance for carbon and water cycle prediction and vegetation ecological protection on the Tibetan Plateau. 展开更多
关键词 Carbon and water flux Water use efficiency Alpine meadow biome-bgc model Climate change
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气候变化对内蒙古温带草原生态系统碳、水通量及水分利用效率的影响
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作者 韩再惠 陈燕 +3 位作者 吴志俊 任黎 苗平 马红丽 《水利规划与设计》 2024年第2期38-43,67,共7页
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(evapotrans... 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。 展开更多
关键词 碳、水通量 水分利用效率 biome-bgc模型 气候变化 温带草原
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增温对青藏高原高寒草甸生态系统固碳通量影响的模拟研究 被引量:38
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作者 亓伟伟 牛海山 +2 位作者 汪诗平 刘艳杰 张立荣 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1713-1722,共10页
低温被广泛认为是高寒草甸生态系统首要限制性因子,因此增温可能会在某种程度上促进初级生产力,但是也可能由于土壤水分、N素营养状况的改变形成新胁迫而抑制生产力提高。此外,生态系统呼吸由于增温而提高的幅度也可能高于初级生产力提... 低温被广泛认为是高寒草甸生态系统首要限制性因子,因此增温可能会在某种程度上促进初级生产力,但是也可能由于土壤水分、N素营养状况的改变形成新胁迫而抑制生产力提高。此外,生态系统呼吸由于增温而提高的幅度也可能高于初级生产力提高的幅度,造成总碳库平衡的改变。利用青藏高原海北高寒草甸实测数据对生态系统过程模型Biome-BGC(V.4.2)进行了参数化,并利用研究区实测土壤水分(0-40 cm)和其它观测数据对模型进行了检验,证明模型模拟结果较为可靠。模型使用2005-2008年的海北气象站实测气象数据包括气温、降水等作为驱动数据,模拟了增温1.2-1.7℃下青藏高原海北定位站高寒草甸生态系统碳通量的变化,并整合分析增温试验平台上已发表的试验,与模拟结果进行对比,探讨增温对海北高寒草甸生态系统碳收支的可能影响。结果表明:2005-2008年青藏高原高寒草甸生态系统为弱的碳汇,短期增温导致系统净碳固定增加。增温直接影响系统碳通量,也通过土壤水分和土壤矿化氮变化间接影响碳通量,相比土壤水分和氮素,增温对影响碳通量变化过程中的效应更大;研究也揭示,在增温条件下,植物对土壤矿化氮的吸收量小于有机质分解产生的土壤矿化氮量,土壤矿化氮含量增加。 展开更多
关键词 biome-bgc 增温 高寒草甸生态系统 NEE 水分 氮矿化
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北京山区油松林净初级生产力对气候变化情景的响应 被引量:8
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作者 范敏锐 余新晓 +2 位作者 张振明 于洋 赵阳 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第11期46-48,共3页
应用BIOME-BGC模型模拟北京十三陵林场油松林净初级生产力对不同气候变化情景的响应。在模拟时设置了本底、CO2浓度加倍、气候变化、CO2浓度和气候同时变化4类8种不同气候情景,其中气候变化设置为温度升高3.5℃、降水增加14%。模拟结果... 应用BIOME-BGC模型模拟北京十三陵林场油松林净初级生产力对不同气候变化情景的响应。在模拟时设置了本底、CO2浓度加倍、气候变化、CO2浓度和气候同时变化4类8种不同气候情景,其中气候变化设置为温度升高3.5℃、降水增加14%。模拟结果表明:1970—1988年油松净初级生产力(以碳计)的平均值为387.38g·m-2·a-1,有明显的年际变化。油松的净初级生产力正向响应了CO2浓度的倍增,但对净初级生产力积累效果不明显。在气候变化情景下,油松的净初级生产力反向响应了温度升高3.5℃情景,正向响应了降水量增加14%情景,且对降水量的响应十分明显,降水量是控制北京山区油松林净初级生产力的主要因子;CO2浓度、气候变化情景下,CO2浓度倍增和降水的增加会削弱它们对油松林净初级生产力的积累作用。 展开更多
关键词 油松 净初级生产力 气候变化 biome-bgc模型
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长白落叶松林生态系统净初级生产力对气候变化的响应 被引量:13
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作者 何丽鸿 王海燕 +1 位作者 王璐 王岳 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期28-36,共9页
应用BIOME-BGC模型和样地调查数据,模拟并验证了吉林省汪清林业局长白落叶松林生态系统净初级生产力(NPP)在1980—2013年间的动态变化情况,分析了NPP对区域气候变化的响应以及在SRES A2和B2排放情景下长白落叶松林生态系统NPP的动态... 应用BIOME-BGC模型和样地调查数据,模拟并验证了吉林省汪清林业局长白落叶松林生态系统净初级生产力(NPP)在1980—2013年间的动态变化情况,分析了NPP对区域气候变化的响应以及在SRES A2和B2排放情景下长白落叶松林生态系统NPP的动态变化。结果表明:BIOME-BGC模型较好地模拟了样地NPP的动态变化,且模拟NPP与样地实测生产力的动态变化规律相似;在1980—2013年间,长白落叶松林生态系统NPP(以碳计算)均值为477.74 g/(m2·a),波动范围是286.60-566.27 g/(m2·a);研究区内长白落叶松林生态系统NPP与年降水量呈显著正相关;在未来A2和B2排放情景下,NPP对未来降水量增加的响应呈正向,对年均温度增加呈负相关,其中温度升高对NPP的负效应要大于降水量增加对NPP的正效应;此外,CO2浓度增加有利于长白落叶松林生态系统NPP的增加。 展开更多
关键词 净初级生产力 气候变化 biome-bgc
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