气候变化对藏北地区草地生产力的影响模拟

论文摘要

气候变化是当今国际社会普遍关注的全球性问题。藏北地区是全球环境和气候变化的敏感带，因此研究气候变化对藏北地区草地生产力的影响，可以为该地区草地资源的可持续利用与科学管理及改善生态环境提供理论依据与科学技术支持，并且对研究全球气候变化和研究气候变化对生态系统的反馈有重要的意义。本文对藏北地区1966年～2003年降水和温度气候因子进行分析，并采用遥感技术手段对藏北地区1981年～2004年草地生产力变化进行分析，对降水和温度气候因子与草地NPP进行相关性分析，得到气候对草地生产力贡献初步的评估。利用区域气候模式系统PRECIS与草地生态模型SPUR相联接，模拟评估未来气候变化对藏北地区草地生产力的影响。主要的研究结果如下：1)历史分析方面：藏北地区近四十年来温度上升趋势明显，降水的年际波动大，自90年代以后具有明显增多趋势，总体来说藏北地区的气候有暖湿方向发展的趋势。基于卫星遥感研究藏北地区1981年～2004年草地植被年净第一性生产力（NPP）动态变化研究表明，该地区草地植被NPP空间分布规律受水热条件的制约呈水平地带性分布；近24年以来藏北地区草地植被NPP整体水平较低，多年平均草地植被总NPP为21.3×1012gC·a-1，明显低于青藏高原和我国草原区的其它区域，并且年际变化较大，有进一步下降的趋势。根据对温度和降水量两个气候因子与藏北地区草地植被NPP的相关性分析，可以得到，降水对草地植被NPP的影响要大于温度的影响，总体上区域气候变化对草地植被NPP的负面影响大于其正面影响。2)模型检验方面：利用2002年～2004年藏北地区班戈、申扎、安多、索县、那曲县实测的高嵩草、矮嵩草、紫花针茅的地上生物量，并结合草地野外试验检验SPUR模型模拟藏北地区草地生产力的适用性；对那曲站点的观测天气数据和利用欧洲中心（ECMWF）的再分析数据（ERA）驱动PRECIS模拟输出逐日天气数据对比分析，并检验区域气候模式与SPUR模型相联接的模拟能力。结果表明，当应用PRECIS的气候情景进行评估工作时，模拟结果可以直接输入SPUR模型，减少了影响评估结果的不确定性。①影响评估方面：（1）A2和B2气候变化情景下（2080s），藏北地区各站点相对于基准年的升温幅度非常大，且A2情景中比B2情景升温幅度大。各站点的年平均太阳总辐射值都减少，安多、那曲和班戈3个站点还出现了年平均降水量显著增加。（2）在未来气候变化情景下，藏北地区矮嵩草型和紫花针茅型草地地上生物量基本呈增加的趋势。不考虑CO2的直接影响，A2情景下，矮嵩草型草地变化幅度为-1.18％～15.74％，紫花针茅型草地增加幅度为14.94％～34.14％；B2情景下，矮嵩草型草地增加幅度为2.05％～14.03％，紫花针茅型草地增加幅度为14.60％～20.68％。考虑CO2的直接影响，A2情景下，矮嵩草型草地变化幅度为0.86％～18.60％，紫花针茅型草地增加幅度为14.98％～23.67％；B2情景下，矮嵩草型草地增加幅度为0.02％～14.03％，紫花针茅型草地增加幅度为0.29％～20.91％。而在降水量减少的区域，高嵩草型草地的地上生物量呈减少趋势。（3）在两种排放情景下，考虑CO2浓度升高的直接影响，得到三种类型草地地上生物量相对于气候基准年的变化，与不考虑CO2浓度变化的草地地上生物量的变化，相差不大，有些站点的草地在CO2浓度升高的情况下，甚至出现了低于无CO2浓度影响的草地地上生物量的增幅。因此，在未来A2和B2气候变化情景下，藏北地区的草地生产力不大可能从CO2富集上得到多大好处。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外气候变化对草地生产力影响的研究现状
• 1.2.1 关于全球气候变化
• 1.2.2 温度和降水的变化对草地生产力的影响
• 2浓度的变化对草地生产力的影响'>1.2.3 CO₂浓度的变化对草地生产力的影响
• 1.2.4 草原生态模型结合气候情景模拟气候变化对草地生产力的影响
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 研究的基本技术路线
• 第二章 藏北地区概况
• 2.1 研究区自然地理位置
• 2.2 地形地貌
• 2.3 气候特征
• 2.4 土壤
• 2.5 草地植被
• 2.6 气象站点分布
• 第三章 气候变化对藏北地区草地生产力影响的历史分析
• 3.1 引言
• 3.2 藏北草地NPP时空分布特征
• 3.2.1 数据来源及其预处理
• 3.2.2 分析方法
• 3.2.4 模拟结果的精度检验
• 3.2.3 藏北草地NPP空间分布特征
• 3.2.4 藏北草地NPP年际变化总体特征
• 3.3 气候驱动力分析
• 3.3.1 气象数据选择
• 3.3.2 分析方法
• 3.3.3 温度变化特征
• 3.3.4 降水变化特征
• 3.4 NPP和温度、降水气候因子的相关性分析
• 3.4.1 分析方法
• 3.4.2 NPP和温度、降水气候因子的相关性
• 3.5 小结与讨论
• 第四章 SPUR模型的适用性及与PRECIS联接技术的检验
• 4.1 引言
• 4.2 SPUR模型介绍
• 4.2.1 SPUR模型的描述
• 4.2.2 SPUR模型的发展
• 4.2.3 SPUR模型的组成与结构
• 4.3 SPUR模型的检验
• 4.3.1 野外试验
• 4.3.2 资料和方法
• 4.3.3 参数的调试和标定
• 4.3.4 模型检验结果与分析
• 4.3.5 小结与讨论
• 4.4 区域气候模式联接SPUR模型模拟的可靠性检验
• 4.4.1 区域气候变化模式PRECIS的适用性验证
• 4.4.2 PRECIS输出与SPUR模型的联接
• 第五章 未来气候变化对藏北地区草地生产力影晌的初步研究
• 5.1 引言
• 5.2 IPCC SRES系列A2和B2气候情景构建和模拟简介
• 5.3 A2和B2情景下藏北地区的气候变化
• 5.4 A2和B2情景下气候变化对藏北地区草地生产力的影响
• 5.5 小结与讨论
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 6.2.1 数据方面
• 6.2.2 模型和气候情景方面
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历