冰期非对称气候变化模式与生物多样性的形成机制

生物多样性的形成与维持机制是生态学中最具挑战的核心问题之一.本文研究了大量冰期相关文献,发现冰期除周期性的气温变化之外,每个气温变化周期都经历了漫长的降温过程和相对快速的升温过程,由此提出了冰期"慢降—快升"非对称气温变化模式.在非对称气候变化模式下,地球上的生物地理分布随之发生"慢退—快进"的收缩和扩张,群落中的物种经历了长时间的隔离和相对快速的重组,呈现"聚少离多"的特征.同时,通过许多亲缘地理学的研究案例,发现物种的遗传变异多发生于缓慢降温阶段,在升温阶段时,这些已经存在的突变常沿不同路线扩张,并再次相遇,是遗传变异重组的过程.本文提出通过建立大尺度的天然群落格局平台,涵盖群落"慢退—快进"历史演变过程,结合亲缘地理学方法,从多尺度、多维度真实地还原群落形成和维持过程,预测气候变化和人类影响下生物群落的未来.

气候变化“自下而上”治理模式的优势、实施困境与完善路径

《巴黎协定》“自下而上”的模式开启了气候变化治理的新篇章,它创新了减排义务分配方式与减排模式,通过全球盘点机制保障国家自主贡献不断提升,参与主体广泛,具有更强的包容性与适应性。它打破了气候变化治理僵局,将所有缔约国纳入到强制减排队伍中,对减缓气候变化无疑起着重要的作用。但“自下而上”的治理模式也面临着实施困境,如制度安排较为松散,欠缺强制约束力,主体参与的广泛性与行动力度之间难以协调等。因此,应通过为发展中国家实施减排行动设置“过渡期”、采用复合标准确定减排责任的分担、加强“自下而上”与“自上而下”模式的结合、打破国家与区域利益的偏见、加强国际合作等路径加以完善。

全球气候变化模式和多基因遗传规划在逐日参考作物腾发量预报中的应用

提出并评测了基于全球气候变化模式与多基因遗传规划(MGGP)人工智能方法的逐日参考作物腾发量(ET0)预报方法(GCM-MGGP)。分别采用该方法、全球气候变化模式的原始数据法(GCM法)和全球气候变化模式与传统单基因遗传规划方法(GCM-SGGP)对该庄河地区的逐日ET0序列进行计算。结果显示,GCM-MGGP法性能最优,具有非常好的推广价值。

气候变化情景模式下大洋河径流响应研究

为定量分析气候变化情景模式下大洋河径流响应规律,利用分布式水文模型SWAT模型,基于大洋河沙里寨水文站2000-2010年水文数据以及沙里寨水文站以上集水区域各降雨站点2000-2010年降雨数据对SWAT模型进行率定和验证。基于率定后的SWAT模型,通过设定4种气候变化情景模式(假定气温℃,降水量变化),定量分析不同气候变化情景模式下大洋河径流响应规律。研究结果表明:SWAT模型在大洋河流域具有较好的适用性,模拟的径流深相对误差在10%以内,确定性系数达到0.85以上;在降水不变情况下,气温升高2℃,流域径流减少4.09%,而气温降低2℃,径流增加3.01%;在气温不变情况下,降水量减少10%,流域径流量减少5.23%;降雨量增加10%,流域径流量增加5.11%。

气候变化情景模式下大洋河水土流失响应研究

以大洋河沙里寨水文站以上集水区域作为研究流域,基于沙里寨水文站2000—2010年水文数据,运用分布式水文模型SWAT模型定量分析4种气候变化情景模式(大洋河水土流失影响假定气温℃,降水量变化)定量分析不同气候变化情景模式下大洋河水土流失的响应。研究结果表明:SWAT模型在大洋河流域水土流失具有较好的模拟精度,模拟的输沙量相对误差在20%以内,确定性系数达到0.55以上,模型可用来定量分析不同气候模式情景对流域水土流失的影响;在降水量不变情况下,气温升高3℃,流域水土流失减少6.65%,而气温降低3℃,水土流失增加8.86%;在气温不发生变化情况下,降水量减少15%,流域水土流失量减少15.51%;降水量增加15%,流域水土流失量增加17.73%。

不同气候变化情景模式对大凌河中游水土流失影响研究

为定量分析不同气候变化情景模式对大凌河中游水土流失的影响,以大凌河中游大城子站以上集水区域作为研究流域,基于大城子站2000—2010年水文数据,运用分布式水文模型SWAT模型,定量模拟分析4种气候变化情景模式对大凌河水土流失的影响。研究结果表明:SWAT模型在大凌河中游水土流失具有较好的模拟精度,模型在参数率定期和验证期,模拟的水土流失相对误差<15%,确定性系数达到0.6以上,模型可用来定量评价不同气候变化情景模式对大凌河中游水土流失的影响;在4种气候变化情景模式下,在降水量不发生变化前提下,气温升高4℃和减低4℃,流域水土流失相应减少20%和增加20.87%,在气温不发生变化的前提下,降水量减少15%和增加15%,流域水土流失相应减少31.30%和增加33.91%。

不同气候变化情景模式下淮河上游径流响应研究

运用SWAT模型定量分析2种不同气候变化情景模式(气温+2℃,降水量+5%)下淮河上游径流响应,结果表明:SWAT模型在淮河上游径流模拟具有较好的适用性,模型模拟的径流相对误差小于10%,确定性系数达到0.8以上,模型可用来定量模拟淮河上游不同气候变化情景模式下径流响应;气温升高2℃,流域径流量减少6.67%,降水增加5%,流域径流量增加7.56%。研究成果对于淮河上游水资源保护和利用具有参考价值。

气候变化对海洋渔业资源的影响

气候变化问题是近年来国际社会关注的热点,海洋是气候系统储存能量的主要载体,气候变化给生活于其中的鱼类带来的影响不可忽视。气候的变化影响着各大洋低频气候变化模式以及海洋环境要素的变化,这些变化通过对鱼类个体的直接作用或生态系统食物链传递的间接作用影响海洋鱼类,包括鱼类的生理(生长、繁殖、洄游)、物候、资源量以及分布等,并形成了对海洋生态系统的影响,最终影响人类对渔业资源的管理。本文通过收集国内外相关文献,侧重从海洋鱼类资源量、分布变化以及海洋生态系统和渔业资源管理4个方面,综述了气候变化对渔业资源产生的影响,为应对气候变化、实现对渔业资源开发的可持续发展研究提供基础。

中国东北地区12个建群树种对气候变化响应的MaxEnt模型分析

气候变化是当前全球生物多样性面临的最大威胁之一,对物种地理分布格局具有较大影响。东北森林物种丰富度较高,目前尚缺乏基于主要树种、未来不同气候模式的综合研究。基于12种建群树种的分布数据及23个环境变量(19个生物气候因子、土地利用类型、海拔、坡度、坡向)数据,应用MaxEnt模型首次对东北地区乔木树种在3种气候变化情景下(SSP126可持续路径、SSP245中间路径、SSP585化石燃料为主发展路径)的潜在丰富度分布格局、主导环境变量以及树种损失、获得和周转情况进行了预测。结果表明:不同未来气候情景下东北地区各树种的潜在分布变化存在差异,适生区面积减小的树种有:兴安落叶松、山杨、春榆、白桦、水曲柳、胡桃楸、蒙古栎、辽东桤木,减小幅度达到10%—30%;适生区面积变化不大的树种有:红皮云杉、樟子松、黄檗,多数情况下低、中和高适生区面积变化发生了抵消,导致总适生区面积变化不大;适生区增加的树种有:红松,增加幅度达20%左右。环境因素将影响东北地区乔木树种潜在适宜性分布,其中,降水因素对东北地区树种分布格局起关键作用,尤其是降水量季节性变化,是影响东北地区50%左右树种分布格局的主导环境因子。东北地区乔木树种在无迁移和SSP585气候情景下受威胁程度相对较高,而在SSP126气候情景下大多处于低风险状态;物种迁移假设的对物种受威胁程度的影响先于气候变化情景的影响,树种发生适度迁移能够缓解树种受威胁的状况。网格单元中物种损失和周转的预测表明,东北地区树种高周转率主要由树种高损失率造成,损失率较高的地区往往树种周转率也相对较高。预测气候变化对东北地区树木分布格局的影响,有助于制定更有效的气候变化适应策略,以促进东北地区树木的可持续发展。

论气候变化的司法应对--基于环境公益诉讼的路径探索

气候变化的司法应对是构建国家气候变化治理体系的重要命题。在气候变化立法论囿于实践困境的背景下,需认真且理性对待气候变化司法化,从而全面推动气候变化应对的法治进程。不同类型的气候变化诉讼在世界范围内逐渐兴起,经诉讼目的检视呈现出主观权利保护与客观秩序维护的气候变化司法模式。在客观秩序维护司法模式指引下,中国气候变化的司法应对主要由气候变化公益诉讼实现,其路径探索始于气候公共利益识别,重在于环境诉讼格局中寻得气候变化公益诉讼制度体系的妥善安放。

应对气候变化立法模式的经济分析

基于应对气候变化法律制度变迁视角,运用经济分析方法,以立法成本与效益为分析工具,对现有四种气候变化立法模式进行研究。单一专法与套装立法在世界各国立法实践中可行性较低,框架立法较之分散立法而言,可节约立法成本,指导地方立法实践,防范气候安全风险,推动我国"一带一路"建设进程。根据立法科学性与融贯性的要求,我国应对气候变化立法模式应采取由分散立法至框架立法调整的制度设计,并通过"纵切面向"中央与地方多层次综合治理,"横切面向"立法与行政多部门协同创新来实现。中央机关应尽快整合各分散专法,科学制定应对气候变化基本法;地方机关应在现有地方立法实践基础上,加强地方立法特色,相同利益诉求方联合立法,以实现社会效用最大化。

基于Triple-collocation方法的多源降水产品评估

多源降水产品在过去十几年来得到了广泛的应用,然而在数据缺失区其可靠性检验的难度较大。采用Triple-Collocation(TC)方法可以在未知真值的情况下,对三组相互独立的产品进行交叉评估。基于TC方法,综合评估了卫星遥感产品、再分析产品与地面实测数据集在中国区域的不确定性。研究所选空间分辨率为0.25°,时间分辨率为日尺度,数据选用时段为2013—2015年。首先,在中国南方对TC方法进行可靠性验证。通过与传统方法所得结果(相关性系数CC与均方根误差RMSE)对比,相对偏差仅为4.5%与3.0%,而后将方法应用于整个中国大陆区域(除台湾地区),并重点关注青藏高原数据缺失区。结果显示:在卫星产品中,IMERG整体表现最优;在青藏高原无台站网格点上,IMERG与ERA-interim所得平均CC分别为0.63与0.61,略优于地面实测数据集(0.58),这表明卫星遥感产品与再分析产品在青藏高原区域具有一定的优势和应用潜力;实测数据在台站稀疏区域的高不确定性也得到了进一步验证。研究成果证明了TC方法在中国大陆区域的适用性和可靠性,为数据缺失区的降水产品评估提供新的思路和方法。

基于SWAT模型的汤河流域面源污染时空分布研究

本文运用SWAT模型模拟汤河面源污染时空分布,并定量分析气候变化对汤河面源污染的影响。研究结果表明:SWTA模型适用于汤河流域面源污染模拟,气温变化、降雨量变化都会引起汤河总氮和总磷的变化。研究成果为汤河面源污染模拟及污染控制提供了参考。

SWAT模型在汤河西支流域水土流失模拟中的应用研究

以汤河西支流域为研究区域,引入SWAT模型,模拟汤河西支流域水土流失时空分布,并设定2种气候变化情景模式（气温升高2℃和气温降低2℃）,以SWAT模型为模拟平台,定量分析不同气候变化情景模式对流域水土流失的影响。研究结果表明：SWAT模型模拟的汤河西支流域2000—2010年输沙量和实测输沙量之间的相对误差小于15%,模拟的月含沙量和实测月含沙量之间的拟合系数达到0.7以上,满足流域水土流失预测精度要求,适用于汤河西支流域水土流失模拟;流域年输沙量分布主要受降雨空间分布的影响,年输沙量为0.6×108~3.5×108t的区域主要在流域东北部;气温升高2℃,流域产沙量减少8.7%,气温降低2℃,流域产沙量增加10.2%,研究成果对于汤河西支流域内水土流失保护和治理规划提供一定的参考价值。

基于SWAT模型的汤河西支流域水量时空模拟研究

本文应用分布式水文模型SWAT模型模拟汤河西支流域水量时空分布,并通过设定气温分别升高和降低2.5℃,模拟分析气候变化对流域水量的影响。分析结果表明SWAT模型适用于汤河西支流域的径流模拟,模拟的汤河西支流域2000-2010年年径流深和实测径流之间相对误差均小于7%,月流量过程拟合系数达到0.86以上,具有较高的模拟精度;汤河西支流域径流空间分布受流域降水空间分布的影响总体上呈现北大南小的分布趋势,径流深在600-800mm的区域主要集中在西北区域。气温升高2.5℃,在降水不变化的前提下,汤河西支流域径流减少,气温降低2.5℃,流域径流增加。研究成果对于汤河西支水资源评价和管理可提供参考价值。