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植被变化是气候变化的“指示器”

来源:网络整理 人气:次浏览 发布时间:2020-03-25

  陆地生态系统是人类赖以生存与发展的生命支持系统。全球气候变化研究的目标之一,就是研究人类活动引起的气候变化对陆地生态系统与人类生存环境的作用及其响应。植被具有明显的年际和季节变化特征,也是联结土壤、大气和水分的自然纽带,在一定程度上,植被变化能在全球变化研究中充当“指示器”的作用,对植被的动态监测和预测可以从一个侧面反映气候变化的趋势。我国西北干旱、半干旱地区处于全球气候变化一、二级敏感带,对其植被动态变化进行研究具有十分重要的意义。

  在国家自然科学基金的支持下,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所项目研究员马明国课题组,尝试对中国西北植被覆盖的动态变化开展监测和模拟研究。

  “我们的研究主要是希望能为政府政策制定和决策提供一些有用的信息。”马明国说:“在收集当前国际上常用的时间系列遥感资料基础上,进行回归分析,获取中国西北植被动态变化的趋势。然后改进国际上成熟的动态植被模型,模拟中国西北植被动态变化,根据我国西北地区气候变化趋势预测,比如水分或温度的变化趋势,改善模型的输入变量和参数,从而预测西北地区植被的变化。”

  对植被的动态监测可以从一定程度上反映出气候变化的趋势,因此,监测植被动态变化以及分析这种变化与气候的关系,已经成为全球变化研究的一个重要领域。随着遥感卫星获得长时间系列观测数据成为可能,许多国际组织和机构制定了全球卫星数据接收、处理和生成数据集计划,所产生的标准数据集极大地促进了该项研究。大量研究在全球尺度、大区域尺度(北美洲和欧亚大陆)以及区域尺度上广泛开展。

  该课题组利用1982年至2006年长时间系列的卫星资料监测中国西北的植被动态变化,研究结果表明,中国西北许多区域植被存在改善的趋势,但局部区域也存在退化趋势。这正好印证了中国科学院院士施雅风提出的西北气候由暖干向暖湿转型的观点。从气候驱动力来看,降水和活动积温是影响中国西北植被动态变化的主要因素,而天保工程(天然林保护工程,主要目的是解决我国天然林的休养生息和恢复发展问题)、内陆河流域治理工程等生态保护和恢复措施也是促进中国西北植被覆盖改善的重要原因之一。

  马明国介绍说,植被与气候之间的相互作用主要表现在两个方面:植被对气候的适应性与植被对气候的反馈作用。气温上升、降水量增加和二氧化碳浓度增高等变化会引起植被生态系统功能的变化,包括光合作用、呼吸作用改变和生长季节与物候变化等,最终会影响全球碳平衡格局。

  课题组依据长时间的、系列的植被覆盖观测和生物物理参数反演资料,模拟植物碳平衡、径流量、生物量和叶面积指数(LAI)的格局和动态对气候变化的响应。分析了植被覆盖的主要驱动力要素,并基于隆德-波茨坦-耶拿(LPJ)动态全球植被模型,在验证全球动态植被模型的模拟结果的同时,建立了中国西北动态植被覆盖模型,通过对西北地区植被覆盖动态对气候变暖的响应分析来模拟植被变化。

  “目前点上的植被动态模拟模型我们已经做得比较理想了,模拟结果和实际监测情况比较一致。”马明国继续介绍说,点上预测是指通过在西北地区不同的植被功能类型上,选取一些典型样点来进行植被动态变化的模拟。“点上模拟有个好处是我们有观测台站,可以进行梯度观测和涡动观测,容易验证模拟情况和实际情况是不是相符。点上的问题解决之后我们再向面上推,再解决一些面上模拟参数化等问题。但面上预测情况要复杂得多,也难得多。目前在我们中科院寒旱所所长王涛承担的‘973’项目中,有一个专题支持我们进一步开展这方面的研究,我们也正在努力将点上的模拟推向面上,应用到流域尺度的植被动态变化模拟和预测上去。”(张双虎)

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