中国西北干旱内陆区季风-西风交互作用研究进展

中国西北内陆干旱区存在季风和西风两个气候变化模态,是季风-西风交互作用影响区。对该区域气候环境的研究具有重要的理论和现实意义,也是当前全球变化研究中备受关注的前沿问题。本文通过梳理前人对季风、西风区及其边缘活动带界定、器测和代用指标的两大环流气候影响及其交互作用研究进展,认为今后需加强对西风模态及其与季风交互作用、区域界定、高分辨率大时空尺度驱动机制的相关研究,以期推动区域全球变化响应及其动力机制等学科领域发展,为西北干旱区区域沙漠化治理和国家生态安全战略提供科技支撑和决策理论依据。

生态保护与乡村振兴双赢生态补偿标准的模拟与分析--以祁连山国家公园为例

生态补偿作为建设生态文明的重要制度保障和推进乡村振兴的重要机制,是实现国家公园生态保护与乡村振兴“双赢”目标的重要途径。其中,补偿标准的制定是实施“双赢”生态补偿机制的关键环节。以祁连山国家公园为例,将生态补偿标准纳入生态保护-乡村振兴复杂系统之中,通过构建系统动力学模型,将不同的发展情景和补偿标准相结合,仿真模拟生态保护-乡村振兴系统未来发展趋势,甄选更适合祁连山国家公园“双赢”目标实现的发展路径和生态补偿标准。研究发现:(1)通过发展路径规划和补偿标准优化,祁连山国家公园能够实现生态保护和乡村振兴“双赢”。在不同的发展情景中,综合协调情景为祁连山国家公园实现生态保护和乡村振兴“双赢”发展的最优方案,该情景能兼顾各子系统之间协调发展的同时,使生态环境和乡村振兴指数达到最大值。(2)综合协调情景下,当补偿标准区间为129.84—149.24元/hm^(2),为“双赢”目标实现下制定生态补偿标准的相对最优方案。(3)经济优先情景下,当补偿标准维持现状(128.55元/hm^(2))不变时,为制定生态补偿标准的相对最优方案。(4)延续现状和生态优先情景下,当补偿标准区间为131.12—173.01元/hm^(2),为制定生态补偿标准的相对最优方案。从系统视角剖析祁连山国家公园“双赢”的演化路径,在一定程度上可以避免做出片面的发展决策,研究结果不仅为祁连山国家公园体制建设和生态补偿政策实施提供行动指南,其研究思路和方案设计对其他国家公园实现“双赢”目标具有一定的借鉴意义。

干旱区人工林稳定性与适宜性的树轮学评价体系构建与应用

中国北方干旱区生态系统结构改善及生态功能稳定维持和调控,是目前该区域生态建设的重要研究内容。开展干旱区人工林稳定性和适宜性评价,并提出气候变化背景下人工林稳定性维持的管理对策,对区域生态恢复和可持续发展具有重要实践意义。基于国内外相关研究进展,针对乔灌木人工林主体,初步构建了以树轮学方法为主的稳定性与适宜性评价体系。该评价体系突出树木径向生长过程和气候-环境限制因素分析,辅以林分生长表观、林相特征、立地条件和土壤水分状况等指标对比,基于对人工林稳定性和适宜性的综合评价,提出人工林稳定维持的针对性抚育管理对策。同时展示了黄土高原区不同降雨梯度、林分类型、立地条件和管理方式下多个树种的应用实例,并提出了进一步拓展的领域。

1980—2020年宁夏生态服务价值与生态风险特征

综合评估生态服务价值和生态风险,将为区域生态安全格局构建和可持续发展提供决策依据。以宁夏回族自治区为对象,综合应用ArcGIS、ENVI、Fragststs和GeoDa等软件,结合1980、1990、2000、2010、2020年土地利用数据,研究了生态服务价值和生态风险的时空变化特征及其关联性。结果表明:(1)1980—2020年土地面积比例顺序依次为草地(47.60%±2.51%)、耕地(33.22%±1.77%)、未利用地(9.70%±0.31%)、林地(4.58%±0.43%)、建设用地(2.63±1.09%)、水域(1.95%±0.17%),土地类型变化显著,耕地、林地和建设用地面积增加,而草地、水域和未利用地减少;(2)生态服务价值总体下降6.44%,以调节和支持服务为主,约占总价值的85.90%;(3)生态风险指数整体上升5.33%,中、高生态风险等级面积有所增加;(4)全局Moran's I指数都接近于0,生态服务价值和生态风险在空间分布上无明显聚集或离散趋势,高价值-高风险区总体上略有扩大,高价值-低风险区保持相对稳定;总体上,2000年后宁夏生态风险有所减轻。

油松(Pinus tabulaeformis)径向生长对气候响应的区域分异特征

油松(Pinus tabulaeformis)是中国特有且广泛分布的针叶树种,也是中国北方地区的主要造林树种。气候变化对油松生长的影响是种群生态学研究的热点。基于油松树木年轮学文献成果,系统梳理分析了不同降水、气温等因素影响下中国北方地区油松径向生长特征,试图明晰其区域分异特征,以期为油松天然林和人工林管理提供理论和决策依据。结果表明:(1)在年降水量低于400 mm的区域,限制油松径向生长的主要因素是生长季降水;在年降水量400~600 mm的区域,生长季的水热因素共同影响油松的径向生长;在年降水量高于600 mm区域,油松的径向生长主要受5月降水与平均气温及其共同作用的干旱胁迫影响。(2)上年降水对油松径向生长的“滞后效应”主要体现在年降水量低于600 mm和年均气温低于9℃的区域。(3)冬季气温对年降水量高于600 mm和年均气温高于9℃区域油松的生长起促进作用,对年降水量低于600 mm和年均气温低于9℃的区域起抑制作用。在全球气候变暖背景下,油松分布区将面临从干旱半干旱区向相对湿润区、从低海拔向高海拔移动的趋势。

长江源卓乃湖流域地表沉积物粒度分布与风沙流结构

干涸湖盆是干旱与半干旱地区沙尘暴的主要策源地。长江源地区卓乃湖流域湖泊溃堤后,大量湖底碎屑物质出露地表成为新的沙源,不断加剧的风沙灾害严重威胁着卓乃湖的生态环境与青藏铁路的安全运营。通过对卓乃湖西岸、南岸和东侧3个部位的风沙活动进行系统观测,获得了卓乃湖溃堤后地表及风沙流中沙尘物质的粒度分布以及风沙流结构。结果表明:卓乃湖西岸是流域内风沙活动最为强烈的区域,西岸和南岸是流域内的主要起沙起尘区;东侧为沉积沉降区,风沙沉积物既包括本地沙物质,也包含来自西岸和南岸的沙尘;由于湖相沉积物粒度较细,西岸的风沙流结构随高度线性递减。结合地表和风沙流中沙尘的粒度分析特征,认为卓乃湖流域沙尘以流体起动为主,而非传统观点认为的以跃移物质的轰击起动为主。高原地区干涸湖盆的风沙活动具有独特性,在风沙防治中不可照搬低海拔地区的防治模式。

近期东亚季节性温差减弱幅度已超出14世纪以来自然变率范围

季节性温差(夏温与冬温之差)变化是地球气候系统的重要组成部分.遗憾的是,在东亚地区较短的气象观测记录限制了对季节性温差变化的认识.本研究诊断了东亚地区树轮气候信号,严格筛选了10条对冬季(上年12月至当年2月)和12条对夏季(当年6~8月)温度变化响应敏感的年表.基于筛选的树轮资料,重建了公元1376~1995年东亚地区冬季和夏季温度变化序列,并与气候模拟结果进行了对比分析.结果显示:过去600年,与冬季相比,夏季温度对赤道火山喷发造成的降温效应以及对工业革命以来温室气体强迫引起的增温效应响应更为显著;温室气体强迫使得东亚季节性温差自19世纪70年代起持续减弱,且20世纪90年代以来,季节性温差减弱趋势已超出过去600年的自然变率范围;气候模式可以基本模拟出重建所揭示的冬季和夏季的温度年代际变率及趋势,但很大程度上低估了季节性温差变化幅度,这主要是由于现有的气候模式低估了区域尺度温度变化对外强迫和气候系统内部变率模态响应的季节差异.本研究强调了利用气候重建资料对气候模式模拟季节性温度变化性能验证的重要性,明晰了如果未来温室气体强迫持续增强,东亚地区季节性温差将进一步减弱的认识.