典型浓度路径(RCP)情景下未来50年鄱阳湖流域气候变化预估

基于典型浓度下BCC-CSM1-1全球模式1980～2060年逐日平均气温、最高气温、最低温度和降水四要素数据,运用双线性插值法将其降尺度到鄱阳湖流域内79个县市级气象站;利用1980～2005年逐日气象观测资料,对模式空间模拟能力和时间趋势模拟能力进行分析和评估;再开展鄱阳湖流域未来2011～2060年气温和降水预估分析。结果表明:①模式模拟能力较强,不仅空间分布而且时间趋势都模拟得较好;②2011～2060年,不同碳排放情景下均呈现升温趋势。在RCP4.5和RCP8.5情景下,升温最快的地区恰好正是流域的高温中心,未来流域高温中心可能进一步加强;③未来流域降水总体趋势不明显,年际间波动较大。RCP2.6和RCP4.5情景下平均年降水量相当,RCP8.5情景下年平均年降水量最少,但RCP8.5情景下年代际降水则呈现一个明显的上升趋势,说明在RCP8.5情景下,鄱阳湖流域可能出现一个明显的"热-湿"化倾向。

耦合模式FGOALS-g2中大西洋经向翻转流对3个典型浓度路径的响应

利用2个关于大西洋经向翻转流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)的指数:AMOC指数(15oN^65oN、深度为500 m以下的AMOC的最大值)和AMOC扩展指数(15oN^65oN、深度为2000~2500m的AMOC的最大值),研究了耦合模式FGOALS-g2(Grid-point Version 2 of Flexible Global Ocean-AtmosphereLand System Model)中的AMOC在CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)的3个典型浓度路径(Representation Concentration Pathways,RCP)(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5分别对应于2100年时490、650和1370 ppm的CO2浓度水平)下的响应问题,发现:在RCP2.6和RCP4.5浓度路径下,2006~2040年时间段内AMOC指数和AMOC扩展指数都呈现快速下降的趋势,2041~2100年时间段内AMOC指数逐渐恢复,AMOC扩展指数基本维持不变;在RCP8.5浓度路径下,2006~2100年时间段内AMOC指数和AMOC扩展指数都表现出快速下降的趋势。通过分析FGOALS-g2中北大西洋深水的成因发现:3个典型浓度路径下AMOC的长期变化趋势主要受到GIN(Greenland–Iceland–Norwegian)海域的深水形成率的调控,而AMOC的年代际尺度的变化则主要受到Labrador海域深水形成率的控制。同时揭示了:由于北大西洋2000 m深度附近的层结稳定性在RCP2.6和RCP4.5下(相比于1980~2005年)提高了30%~40%,使得由AMOC指数恢复产生的深水无法继续下沉,从而导致AMOC扩展指数没有出现恢复的现象。

北半球温带气旋的模拟和预估研究Ⅱ:6个CMIP5耦合模式预估的未来RCP4.5情景下的变化

利用CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)的6个气候耦合模式中等排放情景——RCP4.5(典型浓度路径4.5)下的模拟结果对北半球温带气旋数目、风暴路径和强度的未来变化进行了研究分析。结果表明:(1)相对于20世纪后半叶,RCP4.5情景下的2053 2100年,虽然各模式的模拟结果存在一定的区域性差异,但共同显示了至21世纪末北半球整体温带气旋生成将减少,较低纬度减少得更显著。(2)模式较一致地模拟出未来北半球温带气旋的中心气压有降低的趋势,涡度强度将线性减弱。大多数的模式模拟得到北大西洋风暴轴未来将继续向极地偏移,但强度主要将减弱;过半的模式显示北太平洋风暴轴也将向极地偏移,强度变化则随季节的不同而不同。(3)6个模式的模拟结果均显示对流层中高层斜压区未来将向高层和高纬度扩展,南半球的变化更为显著。斜压区的变化在某种程度上反映了风暴轴的类似变化,因此,这也支持了北太平洋和北大西洋风暴路径未来可能向极地偏移的结论。RCP4.5情景下北半球整体温带气旋活动将显著减少,但斜压区和风暴轴向高纬度的偏移将使较低纬度未来温带气旋活动减少得更为显著。

东亚地区典型极端气候指标未来预估及高温下人口暴露度研究

基于地球系统模式、CMIP6(第六次全球耦合模式比较计划)温室气体排放和大气成分数据以及人口数据,研究区域均温变化与极端气候指标变化之间的相关关系,进而探讨9种SSPs(共享社会经济路径)-RCPs(典型浓度路径)情景下东亚3种极端气候指标的未来预估和区域高温下人口暴露度的变化及归因。结果表明:1)全球地表均温变化和区域极端气候指标具有稳健的相关关系,可以用于区域极端气候指标的未来预估;2)与基准期1861—1880年相比,未来数十年间东亚地区在5种情景(SSP2-4.5,SSP4-6.0,SSP3-LowNTCF,SSP3-7.0-Baseline和SSP5-8.5-Baseline)下面临持续增加的极端气候风险,而空气污染物减排与控制措施可以显著地降低该风险,不过,气候对温室气体及气溶胶排放控制措施的响应具有一定的时间滞后效应,为预防可能面临的极端气候事件风险,减排及控制措施应提前布局和实施;3)东亚典型区域未来高温下的人口暴露度受气候因子和人口因子共同作用,随时间动态变化且具有明显的区域差异,多数情景下,气候因子对区域高温下人口暴露度的影响逐渐减弱,而人口因子的影响逐渐加强,华南地区高温下的人口暴露度明显高于西南和华中地区,其中气候因子的相对贡献比例也高于后两个地区。

RCP情景下中国一季稻热量资源变化动态

本文基于20个统计降尺度的高分辨率全球气候模式模拟数据,以平均气温、≥10℃积温和温度适宜度作为热量资源指数,分析了未来2种典型浓度路径情景下全国不同产区一季稻热量资源的变化特性,以期掌握未来水稻热量资源动态调整水稻生产。结果表明:一季稻主要生长季平均气温、≥10℃积温和温度适宜度地区间差异明显;RCP4.5和RCP8.5情景下,不同地区平均气温、≥10℃积温呈现不同程度的增加,且RCP8.5情景下的增幅较RCP4.5更为明显。1986—2005年,四川盆地和长江中下游地区一季稻温度适宜度较其他地区高;RCP4.5情景下,东北、宁夏、西南地区南部和东南部温度适宜度呈增大趋势,RCP8.5情景下这种变化趋势更为显著,可见热量资源的变化将利于这些地区一季稻生长;而四川盆地和长江中下游地区温度适宜度呈减小趋势,主要归因于高温日数的显著增加,因而热量资源变化并不利于该两地的一季稻生长。未来不同地区热量资源的变化特征将有助于指导不同地区合理优化水稻生产,趋利避害以应对气候变化。

气候变化背景下中国未来森林生态系统服务价值的时空特征

基于用CEVSA模型计算的NPP及Costanza等提出的生态系统服务价值计算方法,分析了基准期(1971—2000年)及未来(2021—2050年)我国森林生态系统服务价值时空动态变化特征。结果表明,基准期及未来RCP4.5、RCP8.5两情景下,我国森林生态系统服务总价值均呈逐年增加趋势,年均值分别为12.80(4.55—20.72)万亿元、14.81(5.26—23.97)万亿元、15.13(5.38—24.49)万亿元。总价值在空间上均呈现出西部、东北低及南部高的格局。未来总价值除了在少数地区(新疆中部、内蒙古西部、甘肃西北部、西藏东南部以及我国东北和南方部分森林边缘地区)将降低外,在其他地区均增加,且增幅在东部大于西部,南部大于北部,其中华南增幅最大(RCP4.5、RCP8.5情景下年均增幅分别达1.87亿元、2.13亿元)。高增幅比例(>45%)主要分布在我国东北北端。生态系统服务各功能构成项对总价值的贡献率依次为:土壤形成与保护(17.8%)>气体调节(16.0%)>生物多样性保护(14.9%)>水源涵养(14.6%)>气候调节(12.4%)>原材料生产(11.9%)>废物处理(6.0%)>娱乐文化(5.9%)>食物生产(0.5%),即物质产品产出价值(12.4%)远低于非物质价值(87.6%)。揭示了未来30年我国森林生态系统服务价值的时空格局动态演化及气候变化的影响,为气候变化背景下合理利用森林资源、促进生态环境保护及实施可持续发展战略提供科学量化的依据。

气候变化背景下未来中国草地生态系统服务价值时空动态格局

气候变化已经并将继续对中国自然生态系统和人类社会产生广泛而深远的影响,成为人类经济社会发展的风险。为了解未来中国草地生态系统服务价值的时空动态格局以及揭示气候变化的可能影响,以采用CEVS模型计算得出的NPP为基础,根据Costanza等提出的生态系统服务价值计算方法,分析了基准期(1971—2000年)及未来(2021—2050年)RCP 4.5(中低排放)和RCP 8.5(高排放)情景下中国草地生态系统服务价值时空动态变化特征。结果表明,基准期及未来RCP 4.5和RCP 8.5情景下中国草地生态系统服务总价值均呈增加趋势,年平均值分别为1.93万亿、2.26万亿、2.27万亿元。其空间分布状况与水热条件的分布趋势一致,均表现出从西北向东南逐渐递增的分布格局。未来总价值除了在西藏西北部及新疆中部小范围内表现为减少外,在其他地区均呈增加趋势。增幅分布模式与中国人口分布以胡焕庸线划定的基本格局相似,表现为西北增幅小,东南增幅大;大部分地区增幅比例在30%以内,少数为30%~60%,60%以上非常稀少。中国草地生态系统服务各功能构成项对总价值的贡献率依次为:土壤形成与保护(26.9%)>废物处理(18.1%)>生物多样性保护(15.1%)>气候调节(12.4%)>气体调节=水源涵养(11.0%)>食物生产(4.1%)>原材料生产(0.7%)>娱乐文化(0.6%),即物质产品产出价值仅占4.8%,非物质价值占95.2%。该研究揭示了未来30年中国草地生态系统服务价值的时空格局动态演化及其对气候变化的可能响应,在一定程度上填补中国在生态系统服务价值动态、定量预估方面的空白现状,这对于未来科学应对气候变化、合理利用草地资源、加强生态环境建设具有一定的指导意义。

全球1.5℃和2.0℃升温下潮白河流域气候和径流量变化预估

潮白河流域为北京主要供水源,其水资源量对北京用水保障至关重要,因此开展该流域在全球1.5℃和2.0℃升温下的径流预估研究具有现实意义。利用1961—2001年WATCH数据对SWAT水文模型进行率定和验证,在此基础上,应用第五次耦合模式比较计划(CMIP5)中5个全球气候模式在典型浓度路径(RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5)下预估的全球1.5℃和2.0℃升温下的数据驱动SWAT模型,开展了潮白河流域气温、降水及径流量的变化预估研究,并量化评估由气候模式和RCPs导致的水文效应的不确定性。结果表明:(1)SWAT模型基本能较好地模拟潮白河流域的月径流特征,应用该模型进行气候变化对径流量的影响评估是可行的。(2)在全球1.5℃和2.0℃升温下,潮白河流域年平均温度较基准期(1976—2005年)分别增加1.5℃和2.2℃,年平均降水量也增加4.9%和7.0%。预估的年径流量在全球1.5℃升温下总体略有增加,盛夏和秋初的径流量占全年的比例也有所增加;在全球2.0℃升温下,年径流量增幅达30%以上,但夏季径流量占全年的比例明显减少。(3)在全球2.0℃升温下,潮白河流域极端丰水流量明显增加,洪涝发生风险增大。(4)未来气温、降水量和径流量的预估都存在一定的不确定性,在全球2.0℃升温下不确定性更大;相对而言,径流量的不确定性要远大于降水量的不确定性;无论是全球1.5℃升温下还是2.0℃升温下,预估不确定性主要来源于全球气候模式。

西部调水下长期气候效应研究

调水工程是优化配置水资源的战略措施,我国从1950年代就开始研究西部调水工程。然而,区域外调水的引入必将打破受水区原有的水热平衡,改变当地大气-陆面间的水分、能量交换过程,进而影响局地气候。因此有必要开展有关调水的区域气候效应研究。利用CMIP5中的全球气候模式MPI-ESM-MR输出结果作为区域气候模式RegCM4的初始场和边界场,研究在2021—2050年两种典型浓度路径情景下西北地区调水灌溉对区域气温、降水以及能量收支的影响。结果表明,大面积调水灌溉对全年的气温和降水均产生了影响,其影响在夏季尤为明显。具体来说,蒸散发在夏季明显增加(潜热通量增加35~45 W·m^(-2)),显热通量降低,导致夏季地温降低了近2℃。夏季降水增加主要在受水区及周边天山、祁连山和昆仑山等山脉附近,低空环流异常变化和对流上升运动增强为夏季降水的变化(增加0.5~1 mm·d^(-1))提供了动力条件,增加了受水区及周边高山地区的对流性降水潜力。此外,大面积调水灌溉使得该地区产生了复杂的大气环流变化,气象要素在600~925 hPa的垂直梯度发生了明显改变。

CMIP5 模式对西太平洋副热带高压的模拟和预估

利用国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)26个模式的模拟结果,从空间分布和振幅变化、年际周期及年代际趋势等方面,初步评估了CMIP5模式对西太平洋副热带高压(副高)的模拟能力。在此基础上,还对未来不同典型浓度路径(RCPs)情景下副高的可能变化给出了定性的预估。CMIP5模式历史试验结果显示,大多数模式对500 hPa位势高度气候平均值的模拟有明显误差,这主要是由于模式对热带印度洋和西太平洋地区海表温度(SST)的模拟普遍较观测值低,从而导致模式对副高的模拟能力有限。但大多数模式对高度场和纬向风场变化的空间形态与振幅都有较强的模拟能力。因此,通过用NCEP/NCAR再分析资料的气候平均值替代CMIP5模式气候平均值的简单方法,对CMIP5模拟结果进行了订正。经订正后的模式结果均有能力刻画副高指数的历史时间序列,且能够反映出20世纪70年代末期之后,副高面积增大、强度增强和显著西伸的变化趋势。此外,通过对副高指数的长期趋势、年际周期及标准差等的定量评估,注意到CNRM-CM5、FGOALSg2、FIO-ESM,MIROC-ESM和MPI-ESM-P这5个模式对副高的模拟能力较强。未来气候预估试验中,副高面积和强度均增大,且显著西伸;其线性增长趋势在RCP8.5情景下最高,RCP4.5情景下次之,RCP2.6情景下最弱。有趣的是副高脊线指数在3种排放情景下都没有明显的长期变化趋势。这些结果为选取和利用CMIP5模式进行东亚地区气候变化的归因分析和未来预估提供了一定的科学依据。

基于CMIP5模式集合预估21世纪中国气候带变迁趋势

本文选用耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)数据,结合英国东英吉利大学气候研究中心(CRU)气温和降水资料,分析了中国20世纪末期气候带分布;以此为基础,模拟并分析了RCP2.6和RCP8.5两种情景下中国21世纪中期和末期气候带的变迁趋势。结果表明:CMIP5模式集合数据能较好地模拟出中国区域气温和降水空间分布形态,CRU分析资料描述的气候带分布与柯本气候分类吻合较好。21世纪中期、末期与20世纪末期相比,RCP2.6情景下,气候类型及分布变化并不显著,RCP8.5情景下,热夏冬干温暖型分别增加了28.2%(中期)、86.9%(末期),草原气候分别增加了24.1%(中期)、49.4%(末期)。热夏冬干冷温型到21世纪末期有明显的增加,但苔原气候和沙漠气候类型所占比重减少。

CMIP5多模式集合对江苏省气候变化模拟评估及情景预估

利用中国气象局所属的2400余个台站观测资料制作的分辨率为0.25°×0.25°数据集中的气温、降水量资料评估了CMIP5中17个模式对于1961—2004年江苏省气温和降水量空间分布特征的模拟能力,筛选出了5个对江苏省气候特征模拟较好的模式。之后基于5个优选模式集合平均的结果预估了3种典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs)下江苏省2006—2100年的气温和降水量变化趋势。结果表明:(1)全球耦合气候模式对江苏省的气温和降水量空间分布特征具有一定的模拟能力,并且模式集合平均的气温和降水量与观测资料的空间相关系数分别为0.85和0.93;(2)在低浓度路径(RCP2.6)、中浓度路径(RCP4.5)和高浓度路径(RCP8.5)3种温室气体排放情景下,江苏省2006—2100年的地表温度均呈现明显的增温趋势,并且苏北的增温幅度要高于苏南;(3)3种温室气体排放情景下,江苏省未来百年降水量均呈现出北方增多南方减少的趋势;(4)未来百年江苏省降水量随气温变化的趋势并不稳定,RCP2.6和RCP4.5情景下降水量随气温的升高而增加,而RCP8.5情景下降水量随气温的增加而减少。

21世纪格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化的影响

利用三维海洋环流模式(parallel ocean program,POP),探讨典型浓度路径(representative concentration pathway,RCP)情景下21世纪格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化的影响。结果表明:在RCP4.5情景下,当格陵兰冰川以7%×a^(-1)的加速度快速融化时,相比于只在夏半年融化,全年融化会导致动力海平面在北冰洋、北大西洋副极地海域加速上升,而在欧洲西北部和北大西洋副热带海域加速下降;比容海平面在北美沿岸加速上升,热带大西洋和南大西洋副热带海域也有所上升,北冰洋、欧洲西北部和北大西洋副热带则显著下降。格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化影响的不同,主要是由于相比于只在夏半年融化,格陵兰冰川全年融化会造成大量较冷较淡的融冰水被滞留在格陵兰岛南部海域,在冬半年,会导致上层海洋层化加强和大西洋经向翻转流进一步减弱,一方面造成大量海水在北大西洋副极地海域堆积;另一方面导致向北的热盐输运减弱,从而造成了北冰洋、北大西洋副极地和副热带海域东部的热比容海平面显著下降和盐比容海平面加速上升。

未来气候变化情景下湖北省极端降水的人口暴露分析

基于湖北省历史灾情数据构建受灾率与雨强、人均GDP的回归模型,选取RCP4.5和RCP8.5情景下的日降水数据及对应SSPs路径下的人口和GDP资料,分析了湖北省不同时期极端降水事件、人口及人口暴露度的时空分布特征及变化情况.结果表明:受灾率与雨强、人均GDP都存在着显著的相关性(P<0.01).通过构建受灾率模型,使之能够更加准确地刻画人口暴露情况.湖北省的极端降水事件在空间上自东南向西北递减,且整体强度随时间变化而增加;湖北省人口总数整体东密西疏,SSP3路径始终高于SSP2;人均GDP分布由武汉向四周递减,随时间快速增长,SSP2路径下的值始终大于SSP3;湖北省极端降水人口暴露度的高值中心,随时间变化向南向东发展,同时由于人均GDP的快速增长,设防水平大幅提升,人口总量减少,暴露总量不断减少,RCP8.5情景下,极端降水人口暴露度和暴露总量始终高于RCP4.5情景,并在未来中期时差距加大.

黄河流域未来气候-水文变化的模拟研究

将大尺度半分布式水文模型VIC应用到黄河上中游流域(花园口水文断面以上),并利用区域气候模式RegCM4.0单向嵌套全球气候模式BCC_CSM1.1,动力降尺度到黄河流域的模拟结果驱动VIC模型,开展在新的典型浓度路径下(RCP4.5和RCP8.5)黄河流域未来气候和水文变化的离线模拟。模拟结果显示,在RCP4.5和RCP8.5排放情景下,黄河流域21世纪平均地表气温相对于1971—2000年均呈显著上升趋势,2019—2048年上升1.2—1.5℃,2069—2098年上升2.19—3.9℃。未来年平均降水量有微弱的增大,2019—2048年增幅为6%左右,2069—2098年增幅为1.4%—5.6%。未来蒸发量增大明显,2069—2098年年平均蒸发量最大可增加9.6%。2019—2048年花园口水文站的年平均径流量增大3.4%—7.4%,2069—2098年年平均径流量转为减少,减幅为3.3%—5.3%。黄河上游地区未来气候和水文变化趋势与黄河流域基本一致,但未来年径流量变幅低于黄河流域,相对比较稳定。

气候变化情景下广西参考作物腾发量估算及时空分布

气候变化条件下参考作物腾发量(ET0)的估算及其时空分布规律的预估可为灌区渠系合理配置及水资源优化调度提供参考依据。以广西壮族自治区为例,采用地区校正后的Hargreaves-Samani模型结合HadGEM2-ES全球气候模式RCP2.6、RCP8.5两种情景下2017～2100年研究区内21个站点的预估气温数据及反距离权重插值法(IDW),推求气候变化情景下研究区未来多年平均ET0及其时空分布规律。结果表明,RCP2.6、RCP8.5两种情景下未来广西区内年均ET0值均有不同程度地增长,且具有空间异质性,RCP2.6情景下2071～2100年广西大部分地区年均ET0较基准期(1970～2016年)增加量在80～120mm之间,而RCP8.5情景下2071～2100年广西年均ET0的增量均在120mm以上。

基于SPEI和MI分析陕西省干旱特征及趋势变化

【目的】目前干旱研究多为基于历史干旱事件分析成因与变化趋势,而结合过去与未来长时间序列数据更能揭示干旱变化特点。寻找在基于CMIP5模型输出未来气象数据时模拟干旱指数方法并探究陕西省过去与未来干旱变化特点,为陕西省未来农业水资源管理提供依据。【方法】根据陕西省18个气象站历史数据以及CMIP5模式输出未来气象数据,比较了3种模型模拟参考作物蒸发蒸腾量(ET0),并基于参考作物蒸发蒸腾量(ET0)和降水数据计算标准降水蒸发指数(SPEI)和相对湿润指数(MI)反映干旱程度,比较过去(1958-2018年)与未来(2019-2100年)干旱的时空变化特点。【结果】多元线性回归模型(Multiple Linear Regression, MLR)能较准确的模拟参考作物蒸发蒸腾量(ET0)(RMSE=0.457 mm·d^-1);在RCP2.6和RCP8.5情景下未来干旱指数呈现上升趋势,在RCP8.5情景下,21世纪40年代存在干旱指数的突变年份;陕西省未来干旱程度降低,年内干旱分布更加不均匀;未来时期夏玉米生长季干旱程度减小,冬小麦生长季干旱程度增加。【结论】在不同RCP情景下,未来干旱变化特征存在差异,相同RCP情景下,SPEI和MI反映的干旱特征变化基本一致,但部分时段存在变化差异。为有效应对气候变化对旱作作物产量造成的负面影响,应当增强土壤蓄水保墒能力,尤其加强冬小麦生长季的抗旱工作。

气候变化对湖北省未来水资源量变化趋势的影响

为研究湖北省未来水资源量变化趋势,采用全球气候模式未来降雨数据,导入时变增益模型模拟湖北省未来水资源量。结合全国第三次水资源调查评价,应用1957~2016年湖北省实测降雨、径流数据,对时变增益模型进行率定、验证。并选用BCC-CSM1-1、BNU-ESM、FGOALS-g2三种全球气候模式,选取RCP2.6与RCP8.5两种典型浓度路径下的降雨数据,作为时变增益模型的输入。结果表明,三种气候模式下2050~2089年湖北省水资源量相对于2020~2049年总体呈上升趋势,BCC-CSM1-1、BNU-ESM气候模式下RCP8.5浓度路径下的湖北省水资源量总体上低于RCP2.6浓度路径,FGOALS-g2气候模式则相反。

CMIP5模式对未来升温情景下全球陆地生态系统净初级生产力变化的预估

针对《巴黎协定》提出的温控目标,利用耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)模式在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下的模拟结果,初步分析了全球升温情景下陆地生态系统净初级生产力(NPP)相对于参考时段(1986—2005年)的变化,重点分析了1.5℃和2℃升温时NPP相对于参考时段的变化量,并探讨了大气CO_2浓度、气温、降水和辐射的变化及其对NPP变化的影响。CMIP5基于各典型浓度路径模拟的全球陆地生态系统NPP均呈增加趋势,且NPP增加量与升温幅度成正比。在相同的升温幅度下,基于各典型浓度路径模拟的各环境因子和NPP的变化量较为一致。陆地生态系统NPP总量增加主要由大气CO_2浓度上升驱动,其他环境因子的影响相对较弱。中国东南部、非洲中部、美国东南部和亚马孙雨林西部地区NPP增加最明显。NPP变化量的空间格局主要由大气CO_2浓度增加和升温控制,降水和辐射的影响相对较小。具体而言,大气CO_2浓度上升对中低纬度的NPP变化贡献最大,对北方高纬度地区NPP变化贡献较小。温度上升有利于促进北方高纬度地区和青藏高原地区NPP,但对中低纬度地区的NPP有较强的抑制作用。鉴于既有典型浓度路径和地球系统模型的限制,本文对未来升温情景下陆地生态系统NPP的预估仍存在较大的不确定性,需要在未来的研究中进一步改进。

中华猕猴桃在中国潜在分布及其对气候变化响应的研究

中华猕猴桃为中国特有果种,由于其独特的口感和较高的经济价值,近年来种植规模逐年扩大。在引种过程中,由于缺乏合理的布局规划和适生性分析,出现了品种单一化、易感病虫害等问题。近年来四川、陕西、贵州、重庆和湖北等猕猴桃主产省份相继开展了猕猴桃气候适宜性区划的研究,但目前的研究多未考虑未来气候变化对猕猴桃种植分布的影响,且伴随着气候变化的加剧,已有的研究结果已不能完全适应实际生产的需求。本文运用生态位模型软件MaxEnt,模拟和预测气候变化背景下大尺度范围中华猕猴桃适生区分布及其变化的可行性,以利于科学地优化产业结构、促进产业发展。基于当前数据和IPCC AR5提出的3种气候情景以及中华猕猴桃的分布信息,采用MaxEnt生态位模型和ArcGIS预测了中华猕猴桃的适生区及未来的变化趋势,用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC曲线)检测模型精度、刀切法(Jackknife test)筛选主导环境变量。结果表明,基于当前和未来情景构建的中华猕猴桃地理分布模型的AUC(area under curve)值均达到"极好"的标准,说明模型预测结果可用于本研究。当前气候条件下,中华猕猴桃的高适生区主要在四川、陕西、重庆、湖北、贵州、浙江、湖南、安徽、河南、江苏和甘肃等省份,面积达1.01×10~6 km^2。中适生区则以高适生区为中心向外扩散,包括河南、湖北、安徽、江苏和山东等地,面积为6.79×10~5 km^2。RCP2.6和RCP4.5排放情景下,中华猕猴桃高适生区的分布、面积及中心点位置都有所不同,面积均呈增加趋势;RCP8.5排放情景下,高适生区面积呈减少趋势。RCP4.5和RCP8.5排放情景下,中华猕猴桃高适生区中心点均有向北移动趋势。MaxEnt模型对未来气候变化条件下中华猕猴桃适生区的准确模拟与预测具有潜在应用价值,对该果树的气候适宜性区划具有重要指导意义。