中国自然生态系统对气候变化的脆弱性评估

生态系统的脆弱性已经成为气候变化影响评估和适应性管理的关键问题。本文介绍和分析了生态系统的脆弱性、敏感性和阈值的概念,中国生态环境的敏感带和脆弱性,脆弱性评估和中国生态系统脆弱分布以及自然生态系统的可持续性和适应减缓对策。自然生态系统对气候变化脆弱性评估仍存在许多问题和不确定性,迫切需要在以下领域开展研究:自主开发新一代气候变化对生态系统影响综合评估模型(特别是双向耦合模型)、加强相关野外长期观测实验、开展适应性与可持续发展示范工程的研究等。     

未来百年不同排放情景下滦河流域径流特征分析

为了研究滦河流域未来百年（2010-2100年）不同排放情景下气候变化对径流的影响,利用ECHAM5/MPI-OM模式在3种排放情景下（A2高排放、A1B中排放、B1低排放）下所做的21世纪未来百年气候变化预估实验得到的数据,应用HBV模型对滦河流域进行了模拟研究,模型率定期和验证期的结果表明HBV模型在滦河流域具有很好的适用性。结合HBV模型和ECHAM5/MPI-OM模式在3种排放情景下的百年气候变化预估数据,结果显示在3种排放情景下滦河流域百年平均径流深度相差不大,但变化趋势有较大不同,年际变化突出。整体而言,未来百年在3种情景下滦河流域的径流深度都将有不同程度的增加趋势,其中在B1低排放情景下,增加趋势显著;在周期方面,A2和A1B情景下,2-9年的年际变化周期较为明显,而在B1情景下周期不太明显。     

基于遥感数据的西藏高原自然生态系统脆弱性评估

基于生态系统结构、功能、生境的脆弱性评价指标体系,以MODIS为基础数据源,评估了西藏高原自然生态系统的脆弱性,并揭示其空间异质性特征。结果表明：① 分别基于气候、结构以及功能指标的西藏高原生态系统脆弱性程度空间分布呈现出相似规律,整体为从东南向西北脆弱性程度逐渐加剧的趋势;而基于地形指标的生态脆弱性则呈现相反的分布格局,说明了相对地形而言,气候因子对于西藏高原生态系统宏观分布状况更为重要;② 综合生态系统结构、功能及气候和地形生境特征对脆弱性的影响,全区呈现从东南向西北综合脆弱性水平逐渐升高的趋势,在评估区范围内综合脆弱性等级为中等及以上的地区共占74%,整体脆弱性程度较大,其中综合脆弱性等级为很高水平的地区占了45.8%。明晰西藏高原自然生态系统的脆弱性程度及其空间分布特征,可为典型脆弱生态系统的监测和综合评估提供科学依据,进而有利于青藏地区生态环境治理工作的顺利进行。     

气候变化对石羊河、大凌河流域灌溉玉米生产的影响

全球气候变化及其影响越来越受到广泛关注,生态环境已相对恶化的地区未来将可能更加脆弱.选取生态环境已十分脆弱的石羊河和大凌河流域,采用区域气候模式与CERES-Maize模型相结合的方法,模拟分析了基准气候(BS,1961-1990年)和A2、B2两种气候变化情景下2011-2100年2个流域灌溉玉米生产的变化,以了解未...     

我国玉米对气候变化的敏感性和脆弱性研究

文章利用英国Hadley中心PRECIS模型输出的B2气候情景格点数据,输入CERES_Maize作物模型,对我国未来(2 070 s)不同格点玉米产量进行预测,并依据产量的变化率和GIS技术对我国未来玉米气候变化的敏感性和脆弱性进行研究,找出了未来我国玉米的气候变化敏感区和脆弱区,对指导我国不同玉米生产区有效适应未来气候变化具有重要的科学意义。     

中国北方干湿过渡区生态系统生产力的气候变化风险评估

气候变化风险是人类社会发展面临的严峻挑战,评估识别对气候波动响应敏感且复杂的干湿过渡区生态系统所面临的气候变化风险是一个重要科学问题,对区域气候治理和风险管理具有科学意义。本文利用参与耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的多气候模式多情景数据,通过改进和验证Lund-Potsdam-Jena（LPJ）动态全球植被模型,辨识未来不同时段生态系统生产力的气候变化风险等级及其时空分布,明晰气候因子对净初级生产力（NPP）风险的作用特征。结果表明：未来中远期干湿过渡区生态系统生产力面临的气候变化风险面积将可能扩大,风险等级将可能提升,高排放情景下的风险更加严重,主要表现为NPP距平为负,且仍有继续下降的趋势。尤其是典型浓度路径（RCP8.5）情景下,81.85%的地区将可能面临气候变化风险,54.71%将达到高风险。2071—2099年,RCP8.5高风险区的NPP距平将达到(-96.00±46.95) gC m^-2 a^-1,NPP变化速率将达到(-3.56±3.40) gC m^-2 a^-1。干湿过渡区东部平原和内蒙古东部草原区预估将可能成为风险主要集中区域,这些地区未来的植被生长将可能受到气候变化的不利影响,增温加剧和干旱程度加重可能是未来气候变化风险的重要驱动因素。     

浅析江河源区生态系统脆弱性研究的科学问题

长江、黄河源区位于青藏高原腹地,是我国气候变化的敏感区和脆弱区,面对全球气候变化以及我国冰冻圈萎缩的压力,明晰基于冰冻圈变化条件下江河源区生态系统脆弱性的科学问题,是长江、黄河流域生态安全保障及社会经济持续发展的客观要求。在分析江河源区范围、江河源区和我国冰冻圈的关系、目前生态系统脆弱性研究的基本特点的基础上,在全球气候变化和冰冻圈变化的复杂背景下,提出并阐述了江河源区生态系统脆弱性研究的5个重要科学问题：（1）脆弱性概念的延伸和拓展;（2）气候系统的非线性作用;（3）脆弱性评价的时空尺度;（4）脆弱性评价的临界阈值;（5）脆弱性评价的界面链接等。     

三江源区径流演变及其对气候变化的响应

利用水循环模型、统计检测、对比分析等手段对三江源区水循环过程进行了分析,模拟和检测了1958-2005 年黄河源区出口唐乃亥站、长江源区直门达站、澜沧江源区昌都站汛期、非汛期和年径流过程的变化趋势。在此基础上,检测CSIRO和NCAR两种气候模式A1B和B1 排放情景下未来2010-2039 年源区出口断面的径流演变趋势,对比分析了气候变化的影响。研究表明过去48 年三江源区出口唐乃亥站年径流和非汛期径流过程呈显著减少趋势,而直门达和昌都站径流过程变化趋势并不显著。这将导致对黄河中下游地区的水资源补给显著减少,加剧黄河流域水资源短缺。气候变化背景下,未来30 年黄河源区径流量与现状相比有所减少,尤其是在非汛期,将持续加剧黄河中下游流域水资源短缺的现象。长江源区径流量将呈增加趋势,而且远远高于现状流量,尤其是在汛期,长江中下游地区防洪形势严峻。而澜沧江源区未来30 年径流量均高于现状流量,但汛期和年径流变化并不显著,而非汛期径流变化存在不确定性,CSIRO模式B1 情景显著减小,而NCAR模式B1 情景显著增加。气候变化对长江源区径流影响最显著,黄河源区其次,而澜沧江源区最小。     

过去50年气候变化下中国潜在植被NPP的脆弱性评价

借助动态植被模型IBIS,首先模拟了过去50年（1961-2010年）气候变化下中国潜在植被NPP的动态变化,然后采用IPCC第五次评估报告选定的标准气候态时段（1986-2005年）平均气候状态作为“标准年气候”,并将该气候条件下的潜在植被NPP作为评价基准。通过与基准进行比较,计算每一年潜在植被NPP的波动情况,进而评价该年的气候条件是否使潜在植被“不适应”以及“不适应”的程度,最后根据过去50年的“不适应”次数和程度综合判断气候变化下潜在植被NPP的脆弱性。评价结果显示：在过去50年的气候变化下,天山以南的暖温带荒漠生态系统、北方温带草原生态系统以及青藏高原西部的高寒草原生态系统更容易受到气候变化的不利影响,NPP呈现出较高的脆弱性;而大部分以森林为主的生态系统则不容易受到气候变化的影响,NPP脆弱性较低,其中以常绿阔叶林和针叶林为主的生态系统NPP脆弱性更低。此外,天山以北的温带荒漠生态系统以及青藏高原中部和东部的高寒草原草甸生态系统NPP也呈现出较低的脆弱性。     

基于VSD框架的半干旱地区社会—生态系统脆弱性演化与模拟

利用VSD（Vulnerability scoping diagram）评估框架,改进了针对县域尺度的脆弱性评估方法和技术;以黄土高原半干旱地区的榆林市为例,对VSD框架和SERV（Spatially Explicit Resilience-Vulnerability）模型进行整合,将系统脆弱性分解为暴露、敏感性、适应能力3个维度。应用SERV模型筛选脆弱性指标,在充分理解区域地理背景和暴露风险源的基础上,构建了符合当地生态环境特征的指标体系,运用RS与GIS空间技术,定量测度了榆林市2000-2011年社会—生态系统脆弱性空间分异特征及演化趋势,探讨了脆弱性时空演化内在原因。结果显示：榆林市社会—生态系统脆弱性呈现“西北东南高,长城沿线低”的空间格局,2000-2011年间系统脆弱性程度明显降低,系统发展趋势好转,但系统脆弱性与暴露风险空间差异显著;其中,暴露风险因子是系统脆弱性演化的关键因素,区域脆弱性与暴露风险空间异质受社会敏感性和经济适应能力等因子影响。最后,采用OWA多准则算法,基于决策者不确定性偏好,模拟了不同决策风险设置下区域脆弱性未来情景,并基于决策者理性风险区间,预测了不同发展导向下区域系统脆弱性差异,为研究区可持续性评估和降低脆弱性的风险预警机制建设提供决策参考。     

Vulnerability of natural ecosystem in China under regional climate scenarios：An analysis based on eco-geographical regions

Assessment of vulnerability for natural ecosystem to climate change is a hot topic in climate change and ecology,and will support adapting and mitigating climate change. In this study,LPJ model modified according to features of China's natural ecosystems was employed to simulate ecosystem dynamics under A2,B2 and A1B scenarios. Vulnerability of natural ecosystem to climate change was assessed according to the vulnerability assessment model. Based on eco-geographical regions,vulnerability of natural ecosystem to climate change was analyzed. Results suggest that vulnerability for China's natural ecosystems would strengthen in the east and weaken in the west,but the pattern of ecosystem vulnerability would not be altered by climate change,which rises from southeast to northeast gradually. Increase in ecosystem vulnerable degree would mainly concentrate in temperate humid/sub-humid region and warm temperate humid/sub-humid region. Decrease in ecosystem vulnerable degree may emerge in northwestern arid region and Qinghai-Tibet Plateau region. In the near-term scale,natural ecosystem in China would be slightly affected by climate change. However,in mid-term and long-term scales,there would be severely adverse effect,particularly in the east with better water and thermal condition.     

气候变化情景下中国自然生态系统脆弱性研究——一个基于生态地理区域的研究(英文)

Assessment of vulnerability for natural ecosystem to climate change is a hot topic in climate change and ecology, and will support adapting and mitigating climate change. In this study, LPJ model modified according to features of China's natural ecosystems was employed to simulate ecosystem dynamics under A2, B2 and A1B scenarios. Vulnerability of natural ecosystem to climate change was assessed according to the vulnerability assessment model. Based on eco-geographical regions, vulnerability of natural ecosystem to climate change was analyzed. Results suggest that vulnerability for China's natural ecosystems would strengthen in the east and weaken in the west, but the pattern of ecosystem vulnerability would not be altered by climate change, which rises from southeast to northeast gradually. Increase in ecosystem vulnerable degree would mainly concentrate in temperate humid/sub-humid region and warm temperate humid/sub-humid region. Decrease in ecosystem vulnerable degree may emerge in northwestern arid region and Qinghai-Tibet Plateau region. In the near-term scale, natural ecosystem in China would be slightly affected by climate change. However, in mid-term and long-term scales, there would be severely adverse effect, particularly in the east with better water and thermal condition.     

Vulnerability of natural ecosystem in China under regional climate scenarios:An analysis based on eco-geographical regions简

Assessment of vulnerability for natural ecosystem to climate change is a hot topic in climate change and ecology, and will support adapting and mitigating climate change. In this study, LPJ model modified according to features of China＇s natural ecosystems was em- ployed to simulate ecosystem dynamics under A2, B2 and A1B scenarios. Vulnerability of natural ecosystem to climate change was assessed according to the vulnerability assessment model. Based on eco-geographical regions, vulnerability of natural ecosystem to climate change was analyzed. Results suggest that vulnerability for China＇s natural ecosystems would strengthen in the east and weaken in the west, but the pattern of ecosystem vulner- ability would not be altered by climate change, which rises from southeast to northeast gradually. Increase in ecosystem vulnerable degree would mainly concentrate in temperate humid/sub-humid region and warm temperate humid/sub-humid region. Decrease in eco- system vulnerable degree may emerge in northwestern arid region and Qinghai-Tibet Plateau region. In the near-term scale, natural ecosystem in China would be slightly affected by cli- mate change. However, in mid-term and long-term scales, there would be severely adverse effect, particularly in the east with better water and thermal condition.     

1951-2010 年中国主要气候区划界线的移动

根据采用同一区划方法、指标体系划分的1951-1980 年及1981-2010 年中国气候区划结果,对比分析了过去60 年中国气候区划的主要界线变化特征。结果表明：1951-1980 年至1981-2010 年,我国寒温带界线西缩、北移;暖温带北界东段北移,其中最大北移幅度超过1个纬度;北亚热带北界东段平均北移1 个纬度以上,并越过淮河一线;中亚热带北界中段从江汉平原南沿移至了江汉平原北部,最大移动幅度达2 个纬度;南亚热带北界西段北移0.5~2 个纬度;青藏高原亚寒带范围缩小,高原温带范围增加。东北湿润、半湿润区虽转干与趋湿并存,但其中温带地区的湿润-半湿润东界东移,大兴安岭中部与南部的半湿润-半干旱界线北扩;其他地区的干湿分界线虽未出现明显移动,但北方半干旱及华北半湿润区总体转干,河西走廊、新疆及青藏高原的干旱、半干旱区总体转湿;而南方湿润区则趋干与转湿并存。     

中国干湿格局对未来高排放情景下气候变化响应的敏感性

气候变化影响下干湿状况的区域分异格局如何变化是一个重要科学问题。基于参与耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）的5个全球气候模式（GCM）,预估了RCP 8.5情景下未来百年中国干湿区面积的变化趋势,分析了干湿格局变化的敏感地区以及对气候变化响应的敏感性。结果表明：未来干湿格局变化以湿润区显著减少、干湿过渡区显著扩张为主要特征,特别是半湿润区面积在远期（2070-2099年）相对基准期（1981-2010年）增加了28.69%。升温2 ℃~4 ℃条件下,全国发生干湿类型转变的面积从10.17%增加至13.72%,尤其在淮河流域南部,这里主要受未来潜在蒸散增加的影响,湿润区向南明显退缩从而转变为半湿润区。总体上,随着未来升温加剧,中国干湿格局对气候变化响应的敏感性将可能增强。     

东北地区植被分布全球气候变化区域响应

根据东北地区生态气候环境和生物地理规律对Holdridge生命地带分类系统进行修正,将东北地区植被分为寒温带湿润森林、寒温带潮湿森林、温带湿润森林、暖温带湿润森林、温带半湿润森林草甸草原、温带半湿润草甸草原、温带半干旱典型草原、暖温带半湿润草甸草原和暖温带半干旱典型草原等9 个生命地带并分析了其空间分布特征。运用大气环流模式分析东北地区由于温室气体增加导致的气候变化趋势。以此为基础评价东北地区植被分布的区域响应。全球气候变暖情景下,东北地区暖温带和温带范围明显扩大,而寒温带范围缩小甚至退出东北地区,植被分布界限显著北移;同时湿润区面积减少半湿润区和半干旱区扩大,导致森林面积缩小草原面积扩大。     

NPP vulnerability of the potential vegetation of China to climate change in the past and future

Using the Integrated Biosphere Simulator, a dynamic vegetation model, this study initially simulated the net primary productivity (NPP) dynamics of China’s potential vegetation in the past 55 years (1961–2015) and in the future 35 years (2016–2050). Then, taking the NPP of the potential vegetation in average climate conditions during 1986–2005 as the basis for evaluation, this study examined whether the potential vegetation adapts to climate change or not. Meanwhile, the degree of inadaptability was evaluated. Finally, the NPP vulnerability of the potential vegetation was evaluated by synthesizing the frequency and degrees of inadaptability to climate change. In the past 55 years, the NPP of desert ecosystems in the south of the Tianshan Mountains and grassland ecosystems in the north of China and in western Tibetan Plateau was prone to the effect of climate change. The NPP of most forest ecosystems was not prone to the influence of climate change. The low NPP vulnerability to climate change of the evergreen broad-leaved and coniferous forests was observed. Furthermore, the NPP of the desert ecosystems in the north of the Tianshan Mountains and grassland ecosystems in the central and eastern Tibetan Plateau also had low vulnerability to climate change. In the next 35 years, the NPP vulnerability to climate change would reduce the forest–steppe in the Songliao Plain, the deciduous broad-leaved forests in the warm temperate zone, and the alpine steppe in the central and western Tibetan Plateau. The NPP vulnerability would significantly increase of the temperate desert in the Junggar Basin and the alpine desert in the Kunlun Mountains. The NPP vulnerability of the subtropical evergreen broad-leaved forests would also increase. The area of the regions with increased vulnerability would account for 27.5% of China.     

中国内陆区湖泊沉积所反映的全新世干湿变化

湖泊沉积记录的环境演变是全球变化的重要研究领域之一,通过对中国内陆区中30 个湖泊研究成果的总结和梳理,探讨了全新世以来该地区干湿变化的规律和区域分异。通过降水量结合传统分区方法将中国内陆区分为西北干旱区、东亚季风边缘区和青藏高原区。对每个湖泊样点以500 年为时间间隔,以孢粉为主要干湿指标,综合氧同位素、有机质及碳酸盐等,将湖泊干湿状况划分3 个干湿等级（干旱,半湿润,湿润）,建立区域干湿指数。结果表明,中国内陆不同区域全新世可能经历了不同的干湿变化过程：①西北干旱区基本上是早中全新世干旱,中晚全新世相对湿润,但区域差异明显;②东亚季风边缘区早全新世早期干旱,早全新世晚期和中全新世相对湿润,晚全新世干旱;③青藏高原区的湿润时期主要发生在早中全新世,但是不同地区有所不同。对比分析显示：西北干旱区的干湿变化可能受西风环流控制,但在时间和强度上区域内部差异较明显;东亚季风边缘区可能主要受东亚季风控制;青藏高原地区早中全新世的湿润可能与印度季风的增强相关。     

全球气候变化背景下生态系统的脆弱性评价

未来100年气候变暖速度将比上一世纪提高2－10倍,势必对生态系统的格局、过程和服务功能产生巨大影响,威胁生态系统和社会经济的持续发展。因此评价全球气候变化背景下生态系统脆弱性是当前全球变化和生态系统研究的主要内容。由于气候变化以及生态系统对其响应和适应的复杂性,生态系统脆弱性评价进展缓慢。本文在阐明生态系统脆弱性概念的基础上,综述了近年来国内外关于气候变化对生态系统影响及其脆弱性评价研究的现状、方法,归纳和介绍了脆弱性评价研究的三种主要方法——模型模拟研究、指标评价研究以及类比研究,指出气候变化的脆弱性评价研究中存在的问题、不足以及今后的发展方向。